ШПОРЫ_1 / 35. Ключи на МДП - транзисторах с линейной и квазилинейной нагрузкой

§ 37 Ключи на МДП - транзисторах с линейной и квазилинейной нагрузкой .

Для инвертора с линейной нагрузкой рис 36.1.а уровень лог.0 на выходе зависит от соотношения сопротивлений открытого канала и R . Чем больше разница R > Rт , тем меньше уровень Uºвых . Изготовление подобного резистора R  в подложке диффузионным методом займёт площадь в 30-50 раз большую , чем сам МДП - транзистор . Поэтому вместо транзистора R используют другой МДП - транзистор . Если типы проводимости каналов нагрузочного и ключевого транзисторов совпадают , то в зависимости от способа подключения  затвора нагрузочного резистора его сопротивление может иметь нелинейный , квазилинейный и токостабилизирующий характер

Схема ключа на МДП- транзисторах с каналом  n-типа с нелинейной нагрузкой приведена на рис. 37.1.а

Рисунок 37.1

Работает следующим образом . Если на вход подаётся напряжение высокого уровня

Uзи2 =U¹вх>Uзи пор2 , то транзистор VT2 открывается и на выходе должно образоваться напряжение низкого уровня Uºвых . Под действием напряжения Uзи2 =Eп1 - Uºвых >Uзи пор1 транзистор VT1 также откроется и напряжение на выходе будет определяться

 Uºвых =Eп1 · Rси2 / (Rси2 +Rси1),

где Rси - сопротивление открытых транзисторов .

Для уменьшения уровня логического нуля необходимо выполнение условия Rси1>>Rси2 . Это достигается на этапе изготовления элемента : нагрузочный транзистор изготовляют с узким и длинным каналом , а ключевой с коротким и широким .

При подаче на вход напряжения низкого уровня  Uзи2 =Uºвх<Uзи пор2 транзистор VT2 отказывается закрытым и через него будет протекать только ток утечки Iут2 , не превышающий нескольких наноампер , но значительно больший , чем ток утечки Iут1. Так как по отношению к источнику питания Eп1 транзисторы VT1 и  VT1 включены последовательно , то при закрытом VT2 транзистор VT1 должен работать в режиме , в котором его ток стока равен току Iут2 , т. е. находится на грани запирания или при Uзи1 = Uзи пор1. При этом на выходе лог.1

 U¹вых =Eп1 - Uзи пор1.

В ключевой схеме с квазилинейной нагрузкой затвор нагрузочного МДП- транзистора подключается к дополнительному источнику питания (рис.37.1.б), Eп2 , напряжение которого превышает пороговое напряжение Uзи пор2 .При этом транзистор VT1 всегда оказывается открыт и работает в крутой области стоковых характеристик , где его сопротивление изменяется незначительно и поэтому вольт- амперная характеристика ближе приближается к линейной зависимости . Инвертор с квазилинейной нагрузкой имеет более высокий уровень лог.1

U¹вых =Eп1 - Uси2 ~Eп1 .