32. Типовые элементы кмдп – логики. Динамические характеристики.

Типовые характеристики имеют такой же вид, как и для схемы на однотипных МДП – транзисторах. При поступлении на М₀ входов положительного перепада напряжения U¹=E транзисторы VTp запираются, VTn отпираются. Емкость Cn разряжается, выходной потенциал падает

U_вых = E – M₀I_cn(t/Cn) = E – M₀(t/ n)(E – U_on), где n = 2Cn/bn(E – U_on).

Значение U_вых = Vn достигается за время спада t_c.

При поступлении на М₀ входов отрицательного перепада потенциала транзисторы VTn запираются, VTp отпираются. Выходной потенциал нарастает: U_вых (t) = (t/ p)(E – U_op), достигая значения U_вых = Vn за время нарастания t_н.

Времена t_c и t_н в транзисторах КМДП – логики имеют значения, существенно меньше, чем время нарастания t_н в схемах МДП ТЛ. Поэтому задержка переключения t_з в схемах КМДП ТЛ оказывается меньше, чем в МДП ТЛ (t_з = 20-50 нс и меньше). Таким образом, быстродействие схем КМДП ТЛ близок к быстродействию схем ТТЛ. Применение элементов КМДП ТЛ особенно перспективно в БИС, где обеспечиваются малые значения Cn < 1-50нф. При низких частотах (fn < 1 мГц) таких БИС мощность, потребляемая элементом КМДП ТЛ, составляет менее 10-20 мкВт, что значительно меньше других. На КМДП – транзисторах можно реализовать операции И – НЕ.

33. Особенности построения, элементарная база и структура бис (сбис).

Требования к элементам внутренней структуры БИС. Электрические помехи, действующие на элементы внутри БИС, имеют относительно небольшую величину вследствие малой длины соединений, на которых они индуцируются. Поэтому внутри БИС можно использовать элементы с низкой помехоустойчивостью (U_n⁺ , U_n^-> 20-50 мВ) и соответственно малым логическим перепадом. Большинство элементов в БИС имеют небольшое число нагрузок n < N = 4-5 и малую емкость нагрузки Cn = 1-5нф и менее. В БИС можно использовать элементы с пониженными значениями перепада U_л , помехоустойчивости U_n⁺ , U_n^- , коэффициента разветвления N, если при этом обеспечиваются малые потребляемая мощность Р_эл , площадь А_эл и задержка t_з при относительно небольшой емкости нагрузки С_{н .} Наиболее высокая степень интеграции К_и = 4-5 достигается в СБИС использующих в качестве элементной схемы И²Л, МДПЛ ТЛ. Элементы ТТЛ и ЭСЛ, служат элементной базой быстродействующих микросхем с меньшей степенью интеграции (К_и ~ 3). Для создания быстродействующих микросхем со степенью интеграции К_и > 3 необходимо увеличить быстродействие элементов И²Л, МДП ТЛ, КМДП ТЛ и уменьшить мощность и площадь элементов ТТЛ, ЭСЛ. Способом повышения быстродействия и снижения мощности элементов БИС является уменьшение перепада логического сигнала U_л и напряжения питания. Однако при этом падает помехоустойчивость микросхем. Поэтому целесообразно использовать сигналы с малым перепадом U_л внутри микросхем, где помехи относительно малы и сигналы с повышенным перепадом U_л¹ при передаче информации по внешним цепям, где возможны помехи. Для реализации двух значений логического перепада в БИС используются элементы трех видов: элементы с малым логическим перепадом U_л во внутренней структуре БИС, входные буферные элементы, обеспечивающие необходимую помехоустойчивость по отношению к помехам во внешних цепях, мощные выходные буферные элементы, формирующие во внешних цепях достаточно большой перепад U_л¹ .