Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЦЭ / конспект лекций2.dot
Скачиваний:
64
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
1.6 Mб
Скачать

2.4.4. Схема кмоп логики с тремя состояниями выхода

Рис.2.17. Схема КМОП логики с тремя состояниями выхода

При Z= “0” схема работает как обычный инвертор, а приZ= “1” транзисторыVT1 иVT4 закрываются и схема переходит в высокоомное состояние, что позволяет нескольким устройствам работать на одну линию связи.

2.4.5. Двунаправленный ключ

а

б

Рис. 2.18. Двунаправленный ключ

При V= “0” транзисторыVT1 иVT2 открыты – ключ замкнут, и приV= “1” транзисторыVT1 иVT2 закрыты – ключ находится высокоомном состоянии.

2.5. БиКмоп логика

БиКМОП логика позволяет сочетать в интегральных схемах преимущество КМОП логики в малых потребляемых мощностях и преимущество биполярной логики в быстродействии. Логические функции в БиКМОП логике обычно реализуются в КМОП каскаде, который строится по принципам КМОП логики. Отличие БиКМОП от КМОП заключается в выходном каскаде, обычно включающем биполярные n-p-nтранзисторы (рисунок 2.19, а). Использованиеn-p-nиp-n-pтранзисторов не эффективно из-за большого расхождения их характеристик и, как следствие, различия в задержках включения и выключения БиКМОП схемы. Кроме того, это требует использования в одной схеме сразу четырех типов транзисторов, что создает существенные технологические сложности.

a) б)

Рис. 2.19. Электрическая принципиальная схема БиКМОП инвертора: R+R(а) и N+N

типа (б)

На рисунке 2.19, а транзистор VT4 предназначен для заряда емкости нагрузки и формирования выходного напряжения высокого уровня, транзисторVT3 предназначен для разряда емкости нагрузки и формирования выходного напряжения низкого уровня. Для разряда емкости базы транзисторовVT3 иVT4 используются элементыZ1 иZ2, в качестве которых могут выступать: резисторы (схемаR+Rтипа),n-МОП транзисторы (N+Nтип, рисунок 2.19, б), и сочетание резистора иn-МОП транзистора (R+Nтип).

Рис. 2.20. Электрическая принципиальная схема

БиКМОП элемента И-НЕ.

Рассмотрим основные принципы функционирования БиКМОП схем на примере элемента И-НЕ N+Nтипа, разработанного фирмойMotorola. Положим, что на входеU2высокий уровень напряжения и, соответственно, транзисторыVT8 иVT4 открыты, а транзисторVT1 закрыт. При низком уровне напряженияна входеU1n-МОП транзисторыVT3,VT7 закрыты,n-МОП транзисторVT9 открыт и удерживает в закрытом состоянии выходнойn-p-nтранзисторVT5. При этом открытыйp-МОП транзисторVT2 удерживает в открытом состоянии выходнойn-p-nтранзисторVT6, который формирует на выходе высокий уровень напряжения

.

При высоком уровне напряжения на входе U1МОП-транзисторыVT2,VT9 закрыты, вследствие чего выходнойn-p-nтранзисторVT6 закрыт. Открытыеn-МОП транзисторыVT3 иVT4 удерживают в базе выходного транзистораVT6 уровень, близкий к нулю, а открытые МОП транзисторVT7 иVT8 обеспечивают открытое состояние выходногоn-p-nтранзистораVT5. При этом на выходе схемы установится низкий уровень напряжения

.

Выходная характеристика схемы приведена на рисунке 2.21, а, из которого видно, что БиКМОП схема имеет худшие значения выходных уровней UOL,UOHи меньшую помехозащищенность, чем КМОП.

а) б)

Рис.2.21. Выходная характеристика БиКМОП элемента типа N+N (а)

и КМОП элемента (б).

Среднее время задержки для БиКМОП схем по сравнению с КМОП больше при малых емкостях нагрузки, но значительно меньше при больших емкостях и равно

,

где CLемкость нагрузки;

 ток стокаn-МОП (p-МОП) транзистора;

βкоэффициент усиления биполярных транзисторов.

БиКМОП схема типа N+Nпрактически не потребляет ток в статическом состоянии. При низких уровнях напряжения на входах транзисторыVT3,VT4,VT7,VT8 иVT5 закрыты, транзисторыVT1,VT2,VT9 иVT6 открыты и цепь протекания тока между выводами +UCCи 0Vотсутствует. Аналогична ситуация и при высоком потенциале на входе: транзисторыVT1,VT2,VT9 иVT6 закрыты,VT3,VT4,VT7,VT8,VT5 открыты и цепи протекания сквозного тока также нет. В динамическом режиме потребляемая мощность равна

,

где Sскважность импульсов;

fчастота переключения.

Схема типа R+Nтипа позволяет снизить выходное напряжение низкого уровня до значения близкого к нулю, а схемаR+Rтипа позволяет получить выходные уровни,. Однако эти типы схем отличаются по быстродействию, потреблению мощности, занимаемой площади и стабильности характеристик (номиналы резисторов) (рис. 2.22).

Рис. 2.22. Сравнительные характеристики быстродействия (а) и динамической мощности потребления (б) различных типов БиКМОП схем от емкости нагрузки.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке ЦЭ