Компьютерная
схемотехника
Лекция 6. Цифровые микросхемы БиКМОП-логики
Особенности микросхем БиКМОП - логики
Основаны на биполярных и полевых транзисторах и совмещают в себе преимущества логических элементов ТТЛ и КМОП-логики:
значительное быстродействие;большое входное сопротивление;высокую нагрузочную способность;малые токи утечки;незначительную входную емкость;высокую помехоустойчивость.
Входной каскад
Создан с целью обеспечения совместимости с микросхемами ТТЛ. Он
характеризуется |
гарантированным |
|
переключением в |
диапазоне |
от |
0,8 до 2,0 В. |
|
|
Входной сигнал подается на КМОП |
||
инвертор, напряжение |
питания |
которого |
ниже напряжения питания микросхемы на величину падения напряжения на диоде VD1 и транзисторе VT1, чем обеспечивается порог переключения порядка 1,5 В.
Входной каскад
Транзистор VT4 повышает напряжение питания инвертора при наличии на входе элемента уровня логического нуля, что необходимо для подключения обратной связи. Эта связь обеспечивает гистерезис по входу порядка 100 мВ, чем повышается помехоустойчивость и исключается генерация.
Входная характеристика
Входная характеристика аналогична характеристике элемента КМОП-логики.
Конкретные значения величин указаны для элементов БиКМОП- логики серии АВТ (Advanced BiCMOS Technology) фирмы Texas Instruments.
Выходной каскад
Транзистор VT1 n-типа работает как простой токовый вентиль. Диод VD1 предназначен для предотвращения возможности протекания тока в обратном направлении. Резистор R1 служит для ограничения тока базы транзисторов VT2 - VT4. Резистор R2 обеспечивает ограничение выходного тока каскада.
Выходной каскад
При подаче на затвор транзистора VT1 напряжения высокого уровня, транзистор VT1 откроется и потечет ток по цепи Еп - R1- VT1 - VT4БЭ - корпус, в результате откроется транзистор VT4. Напряжение на переходах транзисторов VT2 и VT3, включенных по схеме Дарлингтона, уменьшится и будет недостаточным, чтобы их открыть. Таким образом, на выходе появится напряжение низкого уровня.
Если на затвор транзистора VT1 подано напряжения низкого уровня, то он закроется и напряжение на переходах транзисторов VT2 и VT3 будет достаточно, чтобы их открыть. Потечет ток по пути Еп - R1-- VT2БЭ - VT3БЭ – RН - корпус и оба транзистора откроются. Напряжение на базе VT4 уменьшится и будет недостаточно, чтобы его открыть. Таким образом, на выходе появится напряжение высокого уровня.
Выходная характеристика
Выходная характеристика
На выходной характеристике можно видеть, что ток логического нуля является втекающим, а ток логической единицы - вытекающим. Выходная характеристика похожа на характеристику микросхем обычной ТТЛ, поскольку выходной каскад построен на биполярных транзисторах.
Конкретные значения величин указаны для элементов БиКМОП- логики серии АВТ фирмы Texas Instruments.
Передаточная характеристика
Логический элемент БиКМОП-логики имеет очень большое усиление и поэтому переключение с уровня нуля на уровень единицы происходит очень быстро. Характеристика имеет гистерезис порядка 100 мВ. Этим обеспечивается значительное быстродействие данного элемента и достаточно высокая помехоустойчивость.
Конкретные значения величин указаны для элементов БиКОП- логики серии АВТ фирмы Texas Instruments.