30. Разновидности элементов мдп – логики и принцип их работы.
Модификация элементов МДП ТЛ, используемые в цифровых микросхемах, позволяет реализовать различные логические операции. В элементе И-НЕ (рис.1.32,б) низкий потенциал U0 на выходе устанавливается только в том случае, когда высокие потенциалы поданы на все М входы. При этом величина уровня U0 в М раз выше, чем в схеме ИЛИ-НЕ. Обычно М не превышает 3-4. Комбинируя различные включения управляющих МДП- транзисторов: параллельное для реализации операции ИЛИ и последовательное для реализации операции И можно строить элементы, выполняющие функции И-ИЛИ-НЕ (рис.1.32,в).
Рис.1.32 И-ИЛИ-НЕ
Аналогичные варианты логических элементов строятся на МДП–транзисторах с p-каналом. В этих схемах используется отрицательное напряжение питания; уровни U0, U1 и порог также имеют отрицательное значение. Иногда применяются схемы, где транзистор VT0 имеет встроенный канал. Такой транзистор работает в схеме как резистор, обеспечивая постоянное сопротивление нагрузки для транзисторов VT1. Благодаря этому существенно повышается быстродействие схемы за счет уменьшения времени нарастания tn.
31. Типовой элемент кмдп – логики. Статические характеристики.
В элементах этого типа используются МДП- транзистора с n- и p- каналами. Схема элемента ИЛИ-НЕ показана на рис.1.33,а.
Статические характеристики. Uвых= f(Uвх) приведены на рис.1.34. Когда на все входы схемы подан низкий потенциал Uвх < Uon, транзисторы VTn закрыты, а транзисторы VTp открыты и работают в крутой области характеристик.
Рис.1.33 ИЛИ-НЕ Рис.1.34 Передаточные характеристики при Е=5 В
Так как через транзисторы VTp не протекает ток, то Uост.р = 0 и на выходе устанавливается высокий потенциал U1 = E. Когда потенциал на М0 входах увеличивается до уровня Uвх = U0*n, открывается n-канальные транзисторы. В схеме начинает протекать ток Iср = М0Iснn = 0,5М0bn(Uвх – Uon)2 .
Падение напряжения Uост.р на транзисторах VTp увеличивает, но пока рабочие точки транзистора находятся в крутой области характеристик, уменьшение уровня U1 незначительно. При дальнейшем увеличении Uвх рабочие точки транзистора VTp показывают пологую область характеристик, когда ток Iср достигает величины тока насыщения p- канальных транзисторов.
Iснр = 0,5bp(E – Uвх – Uop)2
Падение напряжения Uост.р возрастает, а потенциал Uвых падает. Значение Uвх , равное порогу переключения Vn, определяем из условия Iср = Iснр. Открытые транзисторы VTn работают в крутой области характеристик и потенциал на выходе Uвых = Uостn. Когда потенциал Uвх достигает значения Е – Uop, запираются транзисторы VTp и на выходе устанавливается потенциал U0 = 0.
Помехоустойчивость Un+ и Un- схем КМДП ТЛ составляет 2В и более, т.е. существенно больше, чем для других типов элементов: ТТЛ, ЭСЛ, МДП ТЛ и др. Напряжение питания выбирается из условия Е > Uon + Uop и составляет обычно Е = 5-9 В. Мощность потребляемая схемой только при входных напряжениях Uon < Uвх < (E – Uop), когда через схему течет ток In = Iср (рис.1.34). В статическом режиме токи питания в схеме не протекают (In0 = In1 =0), и потребляемая мощность Р = 0.