
- •1. Математические и логические основы вычислительной техники
- •1.1. Основные сведения об электронно-вычислительной технике
- •1.1.1. Классификация эвм
- •1.1.2.Основные характеристики эвм
- •1.2. Виды информации и способы представления ее в эвм
- •1.2.1.Сигналы импульсных и цифровых устройств
- •1.2.2.Системы счисления
- •1.2.3. Правила двоичной арифметики
- •1.2.4. Основные логические операции
- •Операция импликация
- •Операция запрет
- •1.2.5.Законы алгебры логики
- •1.2.6. Основной базис алгебры логики
- •1.2.7. Нормальные и совершенные нормальные формы логических функций
- •1.2.8. Минимизация логических функций методом Квайна
- •1.2.9.Синтез логических устройств в базисах «или-не», «и-не»
- •Некоторые особенности построения схем логических устройств
- •1.2.10. Минимизация логических функций методом карт Вейча
- •1.3. Логические элементы эвт
- •1.3.1. Классификация и система обозначений цифровых микросхем
- •1.3.2. Условные графические обозначения цифровых микросхем
- •1.3.3. Параметры логических элементов
- •1.3.4. Базовые логические элементы
- •Базовый ттл-элемент и—не
- •Базовый эсл-элемент или/или—не
- •Базовый кмоп-элемент или—не
- •Сравнительная оценка базовых логических элементов
- •2.Типовые узлы и элементы вычислительной техники
- •2.1. Типовые комбинационные цифровые устройства
- •2.1.1. Шифратор (кодер)
- •2.1.2. Дешифратор (декодер)
- •Расширение разрядности дешифратора
- •2.1.3. Мультиплексор
- •Расширение разрядности мультиплексора
- •2.1.4. Демультиплексор
- •Расширение разрядности демультиплексора
- •2.1.5. Сумматор
- •Многоразрядные двоичные сумматоры
- •Программируемая логическая матрица
- •2.2. Последовательностные цифровые устройства
- •2.2.1. Интегральные триггеры
- •Асинхронный rs триггер с инверсными входами.
- •Синхронный rs – триггер.
- •Микросхема к555тр2
- •Микросхема к155тв9
- •Микросхема к155тм 2
- •2.2.2. Регистры Общие сведения
- •Параллельно-последовательный регистр
- •2.2.3. Счетчики
- •Микросхема к155ие7
- •2.2.4. Полупроводниковые запоминающие устройства
- •Условные обозначения ис зу
- •Оперативное запоминающее устройство
- •Принцип наращивания емкости памяти
- •Постоянные запоминающие устройства
- •Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства
- •2.2.5. Аналого-цифровое преобразование информации Принцип аналого-цифрового преобразования информации
- •Цап с резисторной матрацей r—2r
- •Аналого-цифровой преобразователь последовательного счета
- •Времяимпульсный аналого-цифровой преобразователь
- •Параметры аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей
Базовый кмоп-элемент или—не
Рассматриваемый элемент реализован на полевых транзисторах класса металл — диэлектрик — полупроводник с индуцированными каналами р- и n-типов (на комплементарных транзисторах). Название элемента составлено из первых букв слов «комплементарный», «металл», «окисел», «полупроводник».
Основу структуры такого элемента составляет ключ на КМОП-транзисторах, описанный в § 2.7.(рисунок 1.3.4.3.)
Рисунок 1.3.4.3.
Типовые значения напряжений логических 1 и 0, а также питания соответственно равны U1 8,2 В, U° = 0,3 В, Еп = 9 В. По существу КМОП-элемент (рис. 3.31) представляет собой делитель напряжения Еп источника питания. Одно плечо делителя составляют транзисторы VT1, VT2, VT3 (коммутирующие, или управляющие), другое — транзисторы VT4, VT5, VT6 (нагрузочные). В силу разной проводимости каналов транзисторов логический сигнал на входе запирает один из управляющих транзисторов и отпирает нагрузочный транзистор, или наоборот.
Если на любой из входов (например, первый) подается высокий потенциал U1 (x1 = l, x2 = x3 = 0), то VT1 открывается и сопротивление плеча, состоящего из управляющих транзисторов, уменьшается. Одновременно запирается транзистор VT4 и сопротивление плеча, состоящего из нагрузочных транзисторов, становится весьма значительным — большая часть напряжения Еп выделяется на нагрузочных транзисторах и на выходе элемента — низкий потенциал U0 (y = 0).
Только когда на всех входах присутствует низкий потенциал U0 (xl=x2 = x3 = 0), управляющие транзисторы заперты, а нагрузочные — открыты. Поэтому падение напряжения на нагрузочных транзисторах мало, а на управляющих — велико: на выходе высокий потенциал U1 (у=1). Таким образом, при x1=1 у=0, при x1 = x2 = x3 = 0 у=1, т. е. элемент реализует функцию ИЛИ—НЕ:
y = x1 + x2 + x3.
Логические КМОП-элементы имеют большие преимущества. В стационарных состояниях в цепи источника Еп находится запертый транзистор, так что потребляемая элементом мощность незначительна; по существу, потребление энергии происходит при переключении элемента и возрастает с увеличением частоты переключений. Входное сопротивление полевого транзистора весьма велико. Поэтому элементами на полевых транзисторах данный элемент мало нагружается. При исполнении по интегральной технологии полевой транзистор занимает на подложке меньшую площадь, чем биполярный.
По сравнению с биполярным полевой транзистор является менее быстродействующим и имеет большее сопротивление в открытом состоянии, благодаря чему остаточное напряжение на нем сравнительно велико. В структурах, использующих комплементарные полевые транзисторы, эти недостатки ослабляются: первый за счет того, что нагружающая выход емкость оказывается всегда подключенной к цепи, содержащей открытый транзистор (управляющий или нагрузочный), через который она может быстро перезаряжаться, а второй ослабляется регулируемой нагрузкой: малое напряжение на выходе обусловлено большим сопротивлением запертого в это время нагрузочного транзистора.
К классу КМОП относятся, в частности, микросхемы серий К176, 564