3.3.2.3 Логічні елементи на мон-транзисторах

Схеми логічних елементів НІ на МОН-транзисторах показані на рис.3.7. У схемі елемента НІ на р-МОН-транзисторах застосовують навантажувальний транзистор VT1, стік якого підключається до негативного джерела живлення мінус (рис. 3.7,а). Напруга негативної полярності вхідної змінної надходить на затвор вхідного транзистора VT2. У цій схемі застосовують транзистори з індукованими каналами.

У схемі елемента НЕ на n-МОН-транзисторах використовують навантажувальний транзистор VT1 з убудованим каналом, що підключається до позитивного джерела живлення плюс U_CC . Позитивна напруга вхідний змінної X надходить на затвор вхідного транзистора VT2 з індукованим каналом (рис. 3.7, б). Навантажувальні транзистори включені за схемою двухполюсника.

Якщо вхідна напруга то транзистор VT2 закритий, a VT1 — відкритий і на виході встановлюється рівень напруги, близький до значення U_CC .

Рисунок 3.7 - Схеми логічних елементів НІ на МОН-транзисторах.

Якщо вхідне напруг , то обоє транзистора відкрита й вихідна напруга знімається з дільника, утвореного опором каналів

,

де R_B і R_H — опору каналів вхідного й навантажувального транзисторів. Граничні напруги для р-МОН , а для п – МОН .

Схеми елементів HE-АБО й НЕ-І на п – МОН транзисторах показані на рис. 3.8.

Рисунок 3.8 - Схеми елементів АБО- HІ й І- НІ на п – МОН транзисторах.

Елемент АБО-HІ утвориться паралельним з'єднанням вхідних транзисторів (рис. 3.8,а елемент НЕ-І послідовним з'єднанням (рис. 3.8, б). Значення балка. 0 відображається напругою , а балка. 1 — напругою На виході елемента АБО- HІ встановлюється інверсне значення логічної суми вхідних змінних, а на виході елемента І-НІ встановлюється інверсне значення логічного добутку вхідних змінних. Наприклад, на виході елемента АБО- HІ рівень балка. 0 установлюється при наявності хоча б на одному вході одиничного сигналу. На виході елемента І -НІ рівень балка. 0 установлюється при збігу високих рівнів напруг на двох входах, коли одночасно відкриваються транзистори VT2 і VT3.

У комплементарної МОН-структурі (логіка КМОН) використовуються одночасно р-і п-канальні транзистори. Елемент НІ в схемотехніці КМОН побудований на двох транзисторах з індукованими каналами: навантажувальному VT2 із каналом р-типу й вхідному VT1 із каналом n-типу (рис. 3.9,а). Виток транзистора VT2 підключений до витоку позитивного живлення , напруга вхідний змінної X надходить на затвори обох транзисторів; вихідна напруга знімається з об'єднаних стоків.

Рисунок 3.9 - Схеми МОН-структур

При вхідному рівні транзистор VTI відкритий, a VT2 — закритий, оскільки між його затвором і витоком є нульова напруга. На виході встановлюється рівень і струм у ланцюзі не протікає. При вхідному рівні транзистор VT1 закритий, a VT2 — відкритий, тому що між його затвором і витоком є напруга . На виході — рівень і струм у ланцюзі не протікає.

На рисю 3.9, б показана схема КМОН елемента АБО - НІ, у якому вхідні транзистори VT1 і VT2 включені паралельно, а навантажувальні — VT3 і VT4 — послідовно. Якщо хоча б на одному із входів є рівень напруги , то даний транзистор відкривається, на виході встановлюється рівень , навантажувальні транзистори закриті, струм у ланцюзі не протікає. Якщо на обох входах є рівень напруги то транзистори VTI і VT2 закриті, a VT3 і VT4 — відкриті, на виході встановлюється напруга й струм у ланцюзі не протікає.

На рис. 3.9 показана схема КМОН-елемента І-НІ, в якій вхідні транзистори VT1 і VT2 включені послідовно, а навантажувальні VT3 і VT4 — паралельно. Якщо на затвори вхідних транзисторів одночасно надходять сигнали , то транзистори VT1 і VT2 відкриваються, вихідний рівень дорівнює , навантажувальні транзистори закриті, струм у ланцюзі не протікає. Якщо хоча б на одному із входів є рівень напруги , то транзистори VTI і VT2 закриті, відкривається один з навантажувальних транзисторів VT3 або VT4. На виході встановлюється рівень і струм у ланцюзі не протікає.

Таким чином, у схемах КМОН у статичному стані протікає дуже малий робочий струм, оскільки при відкритих вхідних транзисторах закриті навантажувальні й навпаки. Сумарна потужність споживання в основному визначається енергією, що витрачається на перезаряд паразитних ємностей.

Промисловість випускає наступні серії КМОН: 176, 564, 561, КР1561 і КР1554. Мікросхеми швидкодіючої серії КР1554 мають функціональну й технічну повноту й включають логічні елементи, тригери, регістри, лічильники, дешифратори, мультиплексори й ін.