6.5 Тактируемый двунаправленный ключ
Тактируемый двунаправленный ключ состоит из двух МДП-транзисторов с каналами разного типа проводимости. Сток п-канального транзистора соединен с истоком р-канального транзистора и является входом ключа. Сток р-канального транзистора соединен с истоком п-канального транзистора и является выходом (рисунок 6.5). Управляется ключ двумя взаимоинверсными сигналами Т и Т, которые поступают на затворы транзисторов, причем изменение входных управляющих сигналов допустимо только от – Un до + Un. Питающие напряжения подаются на выводы подложек: + Un для р-канального транзистора, – Un для п-канального. Входное коммутируемое напряжение должно быть положительным относительно подложки n-канального транзистора (т.е. относительно шины питания – Un). Оба транзистора открыты, когда потенциал затвора транзистора n-типа равен или близок к + Un и потенциал затвора транзистора р-типа близок к минус Un. Проводящие каналы обоих транзисторов имеют небольшое сопротивление (100 1000 Ом) и обладают двусторонней проводимостью. Двусторонняя проводимость обеспечивается благодаря тому, что МОП-транзисторы сохраняют работоспособность, если стоки и истоки меняются местами. Рисунок 6.5 поясняет нелинейный характер изменения сопротивления ключа в зависимости от напряжения исток-подложка. Рассмотрим три наиболее характерных состояния ключа: Uвх = 0, n‑канальный транзистор открыт, р-канальный закрыт большим напряжением смещения исток-подложка. На рисунке 6.5, б показана зависимость сопротивления ключа от Uвx, это состояние соответствует области I. Un > Uвх > 0, n-канальный транзистор постепенно закрывается возрастающим напряжением смещения исток-подложка, р-канальный при этом открывается.
Оба транзистора при этом частично открыты (область II, рисунок 6.5). Uвх Un, n-канальный транзистор полностью закрыт, р-канальный транзистор открыт (область III, рисунок 6.5).
а − электрическая принципиальная схема; б − изменение сопротивления ключа в зависимости от напряжения исток-подложка
Рисунок 6.5 – Тактируемый двунаправленный ключ
6.6 Логические элементы кмоп типа и-не, или-не
Логический элемент И-НЕ. Для построения логического элемента И-НЕ на m входов, требуется последовательное включение m транзисторов n-типа (рисунок 6.6, а) и параллельное включение m транзисторов р-типа (положительная логика).
Открытое состояние схемы (на выходе напряжение низкого уровня) обеспечивается, если на все входы подано напряжение высокого уровня, при этом все n-канальные транзисторы открыты, а р-канальные закрыты. Закрытое состояние схемы (на выходе напряжение высокого уровня) обеспечивается, если хотя бы на один из входов подано напряжение низкого уровня.
При этом один из параллельно соединенных р-канальных транзисторов, соотвествующий данному входу, открыт, а соответствующий ему n-канальный транзистор в последовательной цепи закрыт.
Логический элемент ИЛИ-НЕ. Для построения схемы ИЛИ-НЕ (рисунок 6.6, б) на т входов потребуется последовательное включение т транзисторов р-типа и параллельное включение т транзисторов n-типа. Открытое состояние схемы (на выходе напряжение низкого уровня) обеспечивается, если хотя бы на один из входов подано напряжение низкого уровня. При этом один из n-канальных транзисторов, соответствующий данному входу, открыт, а соответствующий ему один из р-канальных транзисторов в последовательной цепи закрыт.
а − элемент И-НЕ; б – элемент ИЛИ-НЕ
Рисунок 6.6 – Принципиальная электрическая схема ЛЭ
Закрытое состояние схемы (на выходе напряжение высокого уровня) обеспечивается, если на все входы подано напряжение низкого уровня. При этом все р-канальные транзисторы открыты, а все n-канальные закрыты.