Что заключено в обозначениях?
Индекс "DD" в обозначении" Кш" относится к выводам стока МОП-транзисторов. Это может показаться странным, так как в КМОП-инверторе напряжение источника питания Vdd фактически соединено с выводом истока рМОП-транзистора. Однако логические КМОП-схемы ведут свое происхождение от логических nМОП-схем, где источник питания был соединен со стоком nМОП-транзистора через резистор нагрузки, и обозначение" Vdd " осталось. Заметьте также, что в КМОП- и nМОП-схемах землю иногда обозначают как "VSS" Некоторые авторы и большинство производителей схем используют обозначение "VCC" для напряжения питания КМОП-схем, так как оно используется в ТТЛ-схемах, которые исторически предшествовали КМОП-схемам. Имея в виду, что можно использовать оба обозначения, начиная с параграфа 3.4 мы будем применять обозначение " VCC ".
3.3.4. Кмоп-схемы и-не и или-не
Используя nМОП- и pМОП-транзисторы можно создать схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Чтобы образовать вентиль с k-входами, необходимо k p-канальных и k n-канальных транзисторов.
На рис. 3.13 показана 2-входовая КМОП-схема И-НЕ. Если хотя бы на одном из входов сигнал имеет низкий уровень, то выход Z через малое сопротивление «открытого» p-канального транзистора подключен к шине питания VDD, а цепь на землю разорвана «закрытым» n-канальным транзистором. Если на обоих входах присутствует сигнал высокого уровня, то цепь в сторону шины питания VDD разорвана и выход Z через малое сопротивление подключен к земле.
Рис. 3.14 иллюстрирует работу схемы И-НЕ на модели с ключами.
На рис. 3.15 приведена схема ИЛ И-НЕ в КМОП-исполнении. Если сигналы на обоих входах имеют низкий уровень, то выход Z через малые сопротивления «открытых» n-канальных транзисторов подключен к шине питания VDD, а цепь на землю разорвана «закрытыми» n-канальными транзисторами. Если сигнал на любом из входов принимает высокий уровень, то цепь в сторону шины питания VDD разорвана и выход Z через малое сопротивление подключен к земле.
Р
ис.
3.13. Схема 2-входового
КМОП-вентиля И-НЕ.
(а) принципиальная схема;
(b) таблица, описывающая
работу схемы (L
- низкий уровень, Н
- высокий уровень, off
- закрыт, on
- открыт); (с) условное
обозначение
Сравнение схем и-не и или-не
КМОП-схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ имеют различные характеристики. При одной и той же площади кремниевого кристалла, транзистор с каналом «-типа имеет меньшее сопротивление в «открытом» состоянии, чем транзистор с каналом р-типа. Поэтому у последовательно включенных k транзисторов с n-каналом сопротивление в «открытом» состоянии меньше, чем у k транзисторов ср-каналом. В результате быстродействие схемы И-НЕ с k входами обычно выше и предпочтительнее, чем у k-входовой схемы ИЛИ-НЕ, и поэтому схемы И-НЕ предпочтительнее.
Р
ис.
3.14. Модель 2-входовой
КМОП-схемы И-НЕ
на основе ключей:
(а) сигналы на обоих
входах имеют низкий
уровень (L);
(b) сигнал на одном
входе имеет высокий
уровень (Н); (с)
сигналы на обоих
входах имеют высокий
уровень
Рис. 3.15.2-входовая КМОП-схема ИЛ И-НЕ: (а) принципиальная схема; (b) таблица, описывающая работу схемы (L- низкий уровень, Н - высокий уровень, off - закрыт, on - открыт); (с) условное обозначение