- •Введение
- •Элементно-технологическая база эвм.
- •Свойства цифровых элементов определяет ряд параметров (характеристик), знание которых необходимо для правильного проектирования и эксплуатации цифровых устройств.
- •Для цифровых элементов, как и для других, важны также надежность, стоимость допустимые условия эксплуатации и другие.
- •Допустимые напряжения помех
- •Типовые фрагменты цепей
- •Схемы ттл с повышенным быстродействием.
- •Особенности применения элементов ттл (ттлш)
- •Транзисторно-транзистор-транзисторная логика (т-ттл).
- •Элементы эмиттерно-связанной логики.
- •Интегральные логические элементы на униполярных транзисторах.
- •Логические схемы на моп транзисторах одного типа проводимости.
- •Логические интегральные схемы на комплиментарных моп транзисторах.
- •Типовые функциональные узлы цифровых устройств.
- •Триггеры. Основные понятия, классификация.
- •Двухступенчатые триггеры.
- •Триггеры с динамическим управлением.
- •Функциональные узлы комбинационного типа. Мультиплексоры и демультиплексоры.
- •Дешифраторы и шифраторы
- •Шифраторы
- •Преобразователи кодов
- •Счетчики
- •Двоичные счетчики.
- •Регистры и межрегистровые связи.
- •Сумматоры алу.
- •Аккумуляторы, алу.
- •Интегральные запоминающие устройства.
- •Воспроизведение арифметических операций и произвольных функциональных зависимостей.
Логические схемы на моп транзисторах одного типа проводимости.
Принципы работы элементов n-МОП и p-МОП удобно проследить на примере инверторов:
В этих схемах исток ключевого – активного транзистора заземляется, а знак питающего напряжения определяется типом МОП транзистора (для p-отрицательное, для n-положительное).
Принципиальное отличие схем на униполярных транзисторах от схем на биполярных заключается в том, что в первых нагрузкой является нормально открытый МОП транзистор. Это существенно упрощает технологию изготовления схем.
Как видно, в элементах p- МОП используется соглашение отрицательной логики. (Логическая единица отображается отрицательным напряжением, модуль которого превышает пороговое напряжение, логический ноль – малым отрицательным напряжением, модуль которого не достигает модуля порогового).
В обеих схемах транзисторы являются нагрузочными. Затвор транзистора – нагрузки подключается к источнику смещения , который по модулю превышает не менее чем на пороговое напряжение. Возможно подключение затвора непосредственно к источнику питания (пунктир, падает быстродействие схемы).
В обеих схемах при подаче на вход напряжения, соответствующего , транзистор закроется и на выходе будет действовать напряжение, близкое к (то есть логическая «1»).
Если же , то открыт, напряжение на выходе , так как сопротивление канала нагрузочного транзистора значительно больше сопротивления канала открытого транзистора: . Это неравенство выполнимо лишь при изготовлении транзисторов с разными размерами каналов:
У нагрузочного резистора увеличивают длину канала, у активного – его ширину (на рис. сопротивления отличаются в 25 раз).
Большое входное сопротивление МОП транзисторов позволяет строить логические схемы, используя непосредственное соединение каналов (параллельное, последовательное, смешанное).
При отсутствии тока через схему (все активные транзисторы закрыты) напряжение на выходе , что соответствует .
Для построения многоступенчатых схем применяют смешанное соединение каналов МОП транзисторов.
Характерные недостатки p(n) МОП схем:
необходимость иметь определенное соотношение между сопротивлением каналов (увеличивает расход площади кристалла и следовательно стоимость элемента). Желательно иметь транзисторы .
при через оба транзистора от источника питания на общую точку течет статический ток. Это исключает применение низкоомных каналов (растет рассеиваемая элементом мощность). Высокоомность каналов влечет потерю быстродействия.
Время задержки распространения – десятки и сотни наносекунд (частота переключения 1000-50 кГц), потребляемая мощность – десятки мВт/вентиль.
Типичное напряжение питания – 27В.
Нагрузочная способность МОПТ ИС одного типа проводимости достаточно высока (n>10) и ограничивается лишь снижением быстродействия за счет емкости нагрузки Си.
С целью расширения функциональных возможностей в состав серии включены буферные схемы ( ).