34. Как могут быть построены электронные логические устройства, реализующие логические функции двух и более аргументов?

Для построения электронного логического устройства любой сложности достаточно иметь однотипные логические элементы, например, И-НЕ  или ИЛИ-НЕ.

Реализация логических функций. При помощи логических элементов в электронных устройствах могут быть реализованы сложные логические функции. Рассмотрим некоторые из них.

	F = ¬ ( X V Y) F = ( ¬X V Y) F = ¬ ( ¬X & Y)
	F = (X V Y) & ¬Y F = (¬X & ¬Y) V Y

35. В чем состоит основное преимущество комплементарной схемотехники логических элементов с точки зрения энергоэффективности и в отношении динамических свойств (скорости переключения)?

Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; как следствие, КМОП-схемы обладают более высоким быстродействием и меньшим энергопотреблением.

Самый простой пример CMOS-схемы — инвертор. Когда сигнал Vx=0V, транзистор T2 закрыт, а транзистор T1 открыт. Следовательно, Vf=5V, и так как T2 закрыт, ток через транзисторы не течет. Когда Vx=5V, то T2 открыт, а T1 закрыт. Таким образом, Vf=0V, и тока в цепи по прежнему не будет, т.к. транзистор T1 закрыт . Это свойство справедливо для всех CMOS-цепей – логические элементы практически не потребляют ток в статическом режиме. Ток в таких цепях будет протекать только во время переключения элементов (вот почему, с ростом частоты работы устройств, построенных по этой технологии, возрастает и энергопотребление). Вследствие этого, CMOS-схемы стали наиболее популярной технологией при реализации цифровых логических устройств.

36. Поясните, в чем состоит восстанавливающее свойство характеристики «вход-выход» ЛЭ в статике и при переключении логического сигнала.

37. От чего зависит энергопотребление комплементарного ЛЭ в статике и при переключении?

Важное свойство комплементарного ЛЭ заключается в очень малом потреблении энергии от источника питания в статическом режиме. Динамические потери, т. е. мощность, рассеиваемая КМОП-инвертором при тактовой частоте f, определяются формулой . Из последнего равенства следует, что для уменьшения динамических потерь необходимо уменьшать емкость нагрузки и напряжение питания схемы. Однако уменьшение напряжения приводит к снижению быстродействия. Поэтому главным путем повышения быстродействия и снижения потерь является уменьшение емкостей транзисторов и нагрузки.

38. Как влияет на свойства ЛЭ подключение каких-либо потребителей к выходу этого элемента? Что такое нагрузочная способность ЛЭ и коэффициент разветвления.

Если выход элемента соединен с чем-нибудь (например, с входом другого элемента), то через выход элемента может протекать ток. Свойства выхода таковы, что при возрастании этого тока величина выходного напряжения изменяется в направлении порога между 0 и 1. Это означает, что при значительной величине этого тока величина логического сигнала может измениться на противоположное значение. Кроме того, даже если логический сигнал не вышел из диапазона, уменьшается запас помехоустойчивости. Зависимость выходного напряжения от тока может быть и нелинейной, однако с приемлемой степенью точности можно во многих случаях считать эту зависимость линейной. Коэффициент разветвления по выходу (Краз) показывает на сколько логических входов может быть одновременно нагружен выход данного логического элемента. Иногда вместо Краз задается предельно допустимое значение выходного тока логического элемента в состоянии 0 или 1.

Коэффициент разветвления по выходу n (нагрузочная способность) определяется числом ЛЭ, входы которых могут быть присоединены к выходу данного ЛЭ без нарушения его работоспособности. Чем выше n, тем шире логические возможности ЛЭ и тем меньше таких ЛЭ необходимо для построения сложного устройства. Однако с увеличением этого коэффициента ухудшаются помехоустойчивость и быстродействие.