Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный институт электроники и математики

(технический университет)

Кафедра электроники и электротехники

ИЗУЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ НА КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРАХ (КМОП).

Методические указания

к лабораторной работе

МОСКВА 2002

Составители: доктор техн. наук К.О. Петросянц

канд. техн. наук Н.И. Рябов

канд. техн. наук И.А. Харитонов

УДК

Изучение статических и динамических характеристик логических интеграль-ных схем на комплементарных МОП-транзисторах (КМОП). Методические указания к лабораторной работе по электронным и микроэлектронным курсам. /Моск. гос. институт электроники и математики; Сост.: К.О. Петросянц, Н.И. Рябов, И.А. Харитонов. М., 2001 - 11 с.

Табл. 2 Ил. 6 . Библиограф.: 4 назв.

Даны краткие сведения об устройстве, принципах работы, характеристиках, методах исследования и моделирования характеристик логических интегральных схем на комплементарных МОП-транзисторах (КМОП).

Для студентов II - IV курсов факультетов, изучающих курсы электроники и микроэлектроники.

1. Цели работы:

Целями лабораторной работы являются:

-Изучение особенностей режимов работы и параметров интегральных схем с КМОП транзисторами;

-Исследование передаточных характеристик КМОП-схем;

-Исследование переходных характеристик схем, характеризующих быстродействие схемы;

-Приобретение навыков работы с интегральными схемами;

-Приобретение навыков расчета схем с помощью программы схемотехнического анализа РSPICE.

2. Краткие теоретические сведения.

2.1. Электрическая схема и структура кмоп-схем.

Название КМОП расшифровывается как “комплементарные (взаимо дополняющие) МОП” и означает, что в структуре имеются МОП транзисторы с каналами различного типа: n-канальные и p-канальные. Условием комплементарности транзисторов является равенство (по модулю) их пороговых напряжений и крутизн.

Схема и поперечное сечение КМОП пары представлено на рис. 1.

. а) б)

Рис. 1. Схема и поперечное сечение КМОП пары.

При изготовлении КМОП схем обычно п-канальные транзисторы создаются непосредственно в р-подложке, а для р-канальных транзисторов используется карман п-типа. В ряде случаев ситуация может быть обратной.

Современные КМОП-схемы устойчиво работают при в широком диапазоне питающих напряжений: от 3 до 15 В, что позволяет сопрягать их со схемами другого типа (например, ТТЛ) и с операционными усилителями. Параметры логических схем с КМОП-структурой близки к идеальным: они имеют симметричную передаточную характеристику с высокой помехозащищенностью; большое входное и малое выходное сопротивления; предельно малое потребление мощности в статическом режиме; большую нагрузочную способность.

Типичным представителем КМОП схем является серия К564, которая содержит в своем составе 60 типов, различных по своему назначению: арифметические устройства, счетчики-делители, дешифраторы, триггеры, мультиплексоры, сдвиговые регистры и пр.

Характеристики ИС К564:

- низкая потребляемая мощность (0.0025 мВт на логический элемент на частоте 1МГц;

- широкий диапазон напряжений питания (3...15В);

- высокая помехоустойчивость - 30...45% от напряжения питания;

- время задержки переключения при напряжении питания 5V и емкости нагрузки 100пФ составляет не более 120 нс.