6.1. Мтж-транзисторларындағы логикалық элементтер
МТЖ-транзисторларындағы логикалық элементтерде транзисторлардың тек екі типі ғана қолданылады: басқарушы және жүктеме. Басқарушы – қысқа, бірақ жеткілікті дәрежеде кең арнасы бар, сондықтан аз қуат мөлшерімен басқарылады. Жүктеме: керісінше, ұзын, бірақ тар арнасы бар, сондықтан жоғары шығу кедергісіне ие және үлкен белсенді кедергі ролін атқарады.
Биполярлы транзисторлардағы логикалық элементтердің алдындағы МТЖ-транзисторларындағы логикалық элементтердің айтарлықтай артықшылықтарына тұтынылатын аз қуаттылық жатады. Алайда, шапшаңдығы жөнінен олар биполярлы транзисторлардағы сызбаларға қарағанда ақсайды. Бұл оларда салыстырмалы түрде паразитті сыйымдылық CЗИ және CСИ - пен ажыратылады, оларды қуаттауға бірталай уақыт қажет болып саналады. Сонымен қоса, ашық МТЖ-транзисторының шығыс қарсылығы биполярлыға қарағанда әлдеқайда аз, ал бұл жүктеме конденсаторын қуаттау уақытын арттырады және ЛЭ жүктеме қабілеттілігін шектейді.
6.2 Динамикалық жүктемесі бар кілттердегі логикалық элементтер
Динамикалық жүктемесі бар кілттердегі логикалық элементтер бір жүктеме және бірнеше басқарушы транзисторлардан құралады. Егер басқарушы транзисторлар параллельді қосылған болса, онда НСТЛ-гідей (сурет 15,а қара) НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық операциясын орын алады, ал кезектілікпен қосылған жағдайда ЖӘНЕ-ЕМЕС (сурет 18,а,б).
Сурет 18 МТЖ элементтерінің сызбасы: а) –НЕМЕСЕ-ЕМЕС; б) –ЖӘНЕ-ЕМЕС
Х1 және Х2 кіреберістеріндегі UВХ=U0<UЗИ.пор кернеуінің бар болған кезде басқарушы транзисторлар VT1 және VT2 жабық болады. Бұл ретте кернеу шығар кезде лог. «1» сәйкес келеді. Элементтің бір немесе екі кірісінде де UВХ=U1>UЗИ.пор қызмет етсе, онда шығар жерде лог. «0» орын алады, бұл НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық операциясының орындалуына сай келеді.
ЖӘНЕ-ЕМЕС элементінің сызбасында басқарушы транзисторлар кезектілікпен қосылған, сондықтан сызбаның шығар жердегі лог. «0» деңгейі екі кірістегі де жекелеген белгілерде ғана орын алады.
6.3. Комплементарлы кілттердегі логикалық элементтер
Комплементарлы кілт әртүрлі типтегі өтімділік каналдары бар екі МТЖ-транзисторларынан тұрады, кірістері параллель, ал шығыстары кезекпен жалғанған (сурет 19,а). Кернеу болған кезде белгілі-бір типтегі арнасы бар транзистор үшін сәйкес транзисторды ашып, екіншісін жабу қажет. Қарама-қарсы полярлықтағы кернеу кезінде ашық және жабық транзисторлар орындарымен ауысады.Комплементарлы кілттердегі ЛЭ-ның бірқатар артықшылықтары бар.
Олар құрамына резисторлар кіретін ЛЭ үшін қолжетімсіз болып табылатын қуат көзінің кернеуінің өзгерісі кезінде жақсы жұмыс жасайды.
Статикалық режимде комплементарлы кілттің ЛЭ-сы қуатты көп пайдаланбайды.Оларға сонымен қатар шығыс белгісінің тұрақтылық деңгейі мен оның қуат көзінің кернеуінен аздаған айырмашылығы; жоғары кіріс және аздаға шығыс кедергісі; басқа технологиялардың микросхемаларымен оңай ұштасуы тән.
Сурет 19. КМТЖ ТЛ логикалық элементтерінің сызбасы: а) инвертор; б) НЕМЕСЕ-ЕМЕС; в) ЖӘНЕ-ЕМЕС.
2НЕМЕСЕ-ЕМЕС функциясын орындайтын КМТЖ ЛЭ сызбасы сурет 19, б-да көрсетілген. Транзисторлардың VT1, VT2 р-типті каналы бар және нөлге жақын бекітпедегі кернеу кезінде ашық болады. Транзисторлардың VT2, VT4 n-типті каналы бар және үлкен шекті мәнге ие бекітпедегі кернеу кезінде ашық болады. Егер кірістің екеуінде де немесе біреуінде ғана лог. «1» деңгейі қызмет етсе, онда сызбаның шығысында лог. «0» белгісі болады, бұл НЕМЕСЕ-ЕМЕС операциясының орындалғанын көрсетеді.
Егер сатылап және параллельді қосылған транзисторлардың орнын ауыстырсақ, онда ЖӘНЕ-ЕМЕС функциясын орындайтын элемент жүзеге асырылатын болады (сурет 19, в). Ол алдыңғыға ұқсас түрде қызмет етеді. Транзисторлардың VT1, VT3 р-типті каналы бар және нөлге жақын бекітпедегі кернеу кезінде ашық болады. Транзисторлардың VT2, VT4 n-типті каналы бар және үлкен шекті мәнге ие бекітпедегі кернеу кезінде ашық болады. Егер осы транзисторлардың екеуін де ашатын болсақ, онда шығар жерде «лог.0» белгісі орнатылатын болады.
КМТЖ ЛЭ-де үш тұрақты жағдайы бар элементтерді жүзеге асыру оңай болып келеді. Ол үшін инвертордың транзисторларымен қатар инверсты белгілермен басқарылатын екі комплементарлы транзисторды VT1, VT4 біртіндеп қосады (сурет 20, а).
Сурет 20. Үш шығыс жағдайы бар инвертор а) ЛЭ ТТЛ-дың ЛЭ КМТЖ-мен келісілуі
б) ЛЭ ТТЛ-дың ЛЭ КМТЖ-мен келісілуін бірнеше тәсілдермен орындауға болады:
1) ЛЭ КМТЖ-ны аз кернеумен қуаттау (+5 В), бұл жерде ЛЭ ТТл белгілері ЛЭ КМТЖ транзисторларын ауыстырады;
2) ЛЭ ТТЛ-ны ашық коллектормен қолдану, шығу байланысына кернеудің қосымша көзіне жалғанған резисторлар қосылған (сурет 20,б).
Сақтау және монтаждау жүргізген кезде статикалық электр желісінен сақтанған жөн. Сондықтан сақтаған кезде микросхемалардың өткізгіші өзара тұйықталады. Монтажды сөнулі қуат кернеуі кезінде жүргізеді, бұл кезде де жөндеушілердің денесін жермен байланыстыратын білезіктерді қолдану қажетті болып саналады.
ЛЭ КМТЖ шағын және орташа жылдамдықтағы тиімді санды құрылғыларды тұрғызған кезде кеңінен қолданылады. ЛЭ КМТЖ топтамасының кейбір параметрлері 8-ші кестеде көрсетілген.
Кесте 8 ЛЭ КМТЖ кейбір топтамасының параметрлері
|
Параметрлер |
сериясы | |
|
176, 561, 564 |
1554 | |
|
Қуаттың кернеуі UПИТ, В |
3…15 |
2…6 |
|
Қажетті кернеу, В: | ||
|
Төмен деңгей U0ВЫХ |
<0,05 |
<0,1 |
|
Жоғары деңгей U1ВЫХ |
UПИТ–0,05 |
UПИТ–0,01 |
|
Белгіні ұстап тұрудың орташа уақыты, нс: | ||
|
для UПИТ=5 В |
60 |
3,5 |
|
для UПИТ=10 В |
20 |
— |
|
Тосқауылдың жеткілікті кернеуі, В |
0,3 UПИТ |
— |
|
Статикалық режимде тұтынылатын қуаттылық, мВт/корпус |
0,1 |
0,1…0,5 |
|
Кіріс кернеуі, В |
0,5…(UПИТ+0,5 В) |
0,5…(UПИТ+0,5 В) |
|
Шығу токтары, мА |
1…2,6 |
>2,4 |
|
Ауысым жиілігінде тұтынылатын қуаттылық f=1 МГц, UПИТ=10 В, Cн=50 пф, мВт/корпус |
20 |
— |
|
Тактілі жиілік, МГц |
— |
150 |