ШПОРЫ_1 / 38. ЛЭ на МДП - транзисторах , реализующие сложные логические функции

§40 ЛЭ на МДП - транзисторах , реализующие сложные логические функции .

Для построения ЛЭ , реализующих сложные логические функции применяются сочетания параллельных и последовательных соединений ключевых транзисторов (рис . 40.1.а) .

Передаточная характеристика схемы 2И -ИЛИ - НЕ приведена на рис.40.1.б

При Uвх = Uºвх < Uзи пор на выходе устанавливается напряжение U¹вых .Так как при этом закрыты как управляющие , так и нагрузочные транзисторы , то значение Uвых определяется отношением их сопротивлений для токов утечек и находится в пределах от Eп1 до Eп1 - Uзи пор .

При  Uвх = Uºвх пор = Uзи пор Ключевые транзисторы отпираются и через них начинает протекать ток стока . По мере увеличения Uвх ток стока увеличивается , а Uвых уменьшается . При Uвых = Uºвых пор рабочая точка ключевых транзисторов входит в крутую область стоковых характеристик (точка В2) .

Ввиду очень малых входных токов нагрузка ЛЭ носит ёмкастной характер , вследствие чего их быстродействие зависит от времени перезарядки этой ёмкости , определяемой параметрами  tвыкл и tвкл . При этом время зарядки ёмкастей (tвыкл) больше времени их разрядки(tвкл) , так как зарядка осуществляется через канал нагрузочного транзистора , сопротивление которого значительно превышает сопротивление канала открытого ключевого транзистора , через которое происходит разрядка выходной ёмкости .

Для уменьшения времени зарядки применяют двухтактные  усилители мощности (УМ) .

УМ бывает инвертирующим (рис.40.2.а) не инвертирующим (рис.40.2.б) .

Рисунок 40.2

При Uвх = Uºвх в инвертирующем  УМ транзистора VT2 и VT4 закрыты , а VT1 и VT3 открыты и ёмкости C1 и Cн заряжены до напряжения высокого уровня

Uс1 = +Eп1 ,

Uсн = U¹вых = Eп1 -  Uзи пор3 .

При поступлении на вход напряжения  Uвх = U¹вх транзисторы VT2 и VT4 откроются . Так как C1 << Cн , то ёмкость C1 разрядится через VT2 , вследствие чего потенциал затвора VT3 окажется меньше потенциала его истока , определяемого напряжением на ёмкости  Cн и VT3 очень быстро переходит в закрытое состояние . Разрядка ёмкости  Cн до напряжения  Uвых происходит через малое сопротивление открытого транзистора VT4 .

Если на вход УМ , находящегося в состоянии лог.0 (Uºвых ) подать напряжение низкого уровня , то VT2 и VT4 закроются и ёмкость C1 быстро зарядится до напряжения , близкого  +Eп1 , вызвав отпирание VT3 . Тогда в первый момент времени Uзи3 = +Eп1 - Uси1 - Uºвых ~  +Eп1  , сопротивление канала VT3 будет минимальным , что обеспечит большую скорость зарядки ёмкости нагрузки  Cн  .

В неинвертирующем усилителе при  Uвх = Uºвх  транзисторы VT2 и VT3 закрыты , а ёмкость  C1  заряжена через открытый транзистор VT1 до  +Eп1 , транзистор VT4 открыт и ёмкость нагрузки Cн разряжена до значения Uºвых .

При поступлении на вход лог.1 транзисторы VT2 и VT3 открываются  , ёмкость  C1 быстро разряжается через VT2 , вызывая запирание VT4 . В первоначальный момент времени напряжение Uзи3 = U¹вх -  Uºвых оказывается максимальным , что обеспечивает большую скорость зарядки ёмкости Cн .

Применение УМ  на выходах базовых  ЛЭ на МДП - транзисторах с каналом одного типа повышает быстродействие примерно в 3 раза .