43. Ключ на комплементарных мдп транзисторах.

Ключ на комплементарных МДП-транзисторах (КМДП или CMOS) состоит из пары транзисторов с каналами разного типа проводимости: n-канального (нижнее плечо) и p-канального (верхнее плечо), затворы которых объединены. Схема и принцип работы Исток p-канального транзистора (VT1) подключен к плюсу питания ( ), а исток n-канального (VT2) — к общему проводу («земле»). Нагрузка подключается к объединенным стокам.

• Состояние «Логический 0» на входе: На затворы подано низкое напряжение ( В).

  • n-канальный транзистор (VT2) закрыт ($U_{зи2} = 0 < U_{пор_n}$).

  • p-канальный транзистор (VT1) открыт, так как напряжение на его затворе относительно истока отрицательно и больше порогового ( ).

  • Выход: Ток течет от источника питания через открытый VT1 в нагрузку. На выходе напряжение, близкое к (логическая 1).

• Состояние «Логическая 1» на входе: На затворы подано высокое напряжение ( ).

  • p-канальный транзистор (VT1) закрыт ( ).

  • n-канальный транзистор (VT2) открыт ($U_{зи2} = E_п > U_{пор_n}$).

  • Выход: Нагрузка соединяется с «землей» через открытый VT2. На выходе напряжение, близкое к (логический 0). Энергопотребление Главная особенность КМДП-ключа — нулевое потребление тока в статическом состоянии (без учета малых токов утечки). В любом из двух состояний один из транзисторов всегда закрыт, и цепь от источника питания к земле разомкнута. Мощность расходуется только в моменты переключения (динамическая мощность) на:

1. Перезаряд емкости нагрузки и паразитных емкостей затворов.

2. «Сквозной ток», возникающий на короткий промежуток времени, когда оба транзистора приоткрыты при смене уровней напряжения. Характеристики

• Полноразмахный выход: Выходное напряжение практически равно или , что обеспечивает высокую помехоустойчивость.

• Высокое входное сопротивление: Обусловлено изолированными затворами МДП-структур.

• Помехоустойчивость: Порог переключения обычно находится на уровне . Быстродействие Ограничено временем заряда и разряда емкости нагрузки ( ) через сопротивления открытых каналов транзисторов ( и ). Постоянная времени переключения .

44. Ключи интегральных схем: среднее время переключения, средняя потребляемая мощность, средняя работа переключения.

Для оценки эффективности ключей в интегральных схемах (ИС) используются три основных взаимосвязанных параметра: среднее время переключения, средняя потребляемая мощность и средняя работа переключения.

1. Среднее время переключения ( )

Этот параметр определяет быстродействие ключа. Оно складывается из времени задержки включения и выключения, которые обусловлены процессами заряда и разряда паразитных емкостей (емкости затвора, стока, нагрузки и соединительных линий). Среднее время переключения рассчитывается как среднее арифметическое времени включения ( ) и времени выключения ( ): В реальных ИС зависит от сопротивления каналов транзисторов и суммарной емкости узла :