Логические элементы на полевых транзисторах
Особенности ЛЭ на полевых транзисторах: 1. высокая технологичность; 2. малая потребляемая мощность в статическом состоянии; 3. высокое входное сопротивление; 4. сравнительно невысокое выходное сопротивление, позволяющее работать ЛЭ на емкостную нагрузку (до 500 пФ); 5. сравнительно невысокое быстродействие, обусловленное наличием большой входной емкости; 6. среднее время задержки до 20 нс. Обычно логические элементы строят на комплиментарных транзисторах (серия КМОП: К176, К561, К564, К765). Транзисторы VT1, VT2, VT3 соединены в схеме параллельно, а транзисторы VT4, VT5, VT6 — последовательно (ярусно). 1) Если на всех входах X1=X2=X3=0, то транзисторы VT4, VT5, VT6 закрыты, а транзисторы VT1, VT2, VT3 — открыты. Тогда F=1, и на выходе — напряжение, примерно равное E. 2) Если X1=X2=0, а X3=1, то транзисторы VT1, VT2, VT6 открыт, а VT3, VT4, VT5 — закрыты, и F=1. 3) Если X1=X2=X3=1, то есть uВХ>EЗ0 для транзисторов VT4, VT5, VT6, то F=0. Мощность, потребляемая схемой в статическом состоянии PСТ=0,1 мВт. Транзисторы VT1, VT2, VT3 с p-каналом соединены в схеме последовательно, а транзисторы VT4, VT5, VT6 — параллельно. 1) Если на всех входах X1=X2=X3=0, то транзисторы VT4, VT5, VT6 закрыты, а транзисторы VT1, VT2, VT3 — открыты. Тогда F=1. 2) Если X1=X2=0, а X3=1, то транзистор VT6 открывается, а VT3 — закрывается, и F=0. Для повышения помехоустойчивости рассматриваемых ЛЭ на входе ставят инвертор. Диод VD1 защищает входную цепь от слишком больших входных сигналов. При uВХ>E диод VD1 открывается. Диоды VD2 и VD3 и резистор R защищают входные цепи транзисторов VT1 и VT2 от статического напряжения. Если входное статическое напряжение UСТ<0, срабатывает диод VD3. Постоянная времени t=R1×C = 10 нс, (1.21) где С — барьерная емкость диода, то есть она мало сказывается на быстродействии логического элемента. Сопротивление R1 и барьерная емкость C диода образуют интегрирующую цепь. Используя ее, можно уменьшить сопротивление на затворе транзистора. В большинстве логических элементов такая цепь ставится на входе. Ее включение позволяет увеличить напряжение помех на входе до значения UПОМ = 0,3×E. Для повышения нагрузочной способности ЛЭ на выходе включают простой или сложный инверторы. На полевых транзисторах легко реализуется схема ЛЭ с тремя устойчивыми состояниями. Если транзисторы VT1 и VT4 закрыты, то выходное сопротивление такой схемы велико (высокоимпедансное состояние). На входы вспомогательных транзисторов VT1 и VT2 подается сигнал EZ, дающий разрешение для работы транзистора.
Часто требуется согласовать элементы ТТЛ и элементы КМОП. Для ТТЛ UВЫХ1=2,4 B, UВЫХ0=0,4 B, для КМОП — UВЫХ1=8 B. Для согласования по уровню входного и выходного сигналов существуют 3 способа: 1. Записать КМОП пониженным напряжением так, чтобы входной и выходной сигналы были близки к ТТЛ. 2. Использовать элементы ТТЛ с открытым коллектором. 3. Использовать преобразователи уровня. КМОП в ТТЛ à 564 ПУ4 ТТЛ в КМОП à 564 ПУ7, ПУ8. Незадействованные входы логических элементов либо соединяются параллельно с исследуемым входом, либо подключаются к источнику питания. ЛЭ на полевых транзисторах используются в высокоэкономичных цифровых устройствах с относительно невысоким быстродействием. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|