русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ МОТ / КМОП: Базовые логические элементы. АНАЛИЗ АМПЛИТУДНО-ПЕРЕДАТОЧНЫХ (амплитудное ИЛИ СТАТИЧЕСКОЙ) ХАРАКТЕРИСТИКИ. Статические и динамические параметры.

В микросхемах n-МОП и р-МОП используются ключи на МОП-транзисторах с n-каналом и динамической нагрузкой и на МОП-транзисторах с p-каналом.
Рассмотрим базовый элемент логики п-МОП, реализующий функцию ИЛИ-НЕ (рис. 3.31). Он состоит из нагрузочного транзистора Т3 и двух управляю­щих транзисторов Т1и Т2. Если оба транзистора T1 и Т2 закрыты, то на выходе устанавливается высокий уровень напряжения. Если одно или оба напряжения и1 и и2 име­ют высокий уровень, то открывается один или оба тран­зистора Т1и Т2 и на входе устанавливается низкий уро­вень напряжения, т. е. реализуется функция

Для исключения потребления мощности логическим элементом в статическом состоянии используются комплементарные МДП — логические элементы (КМДП или КМОП-логика). В микросхемах КМОП используются комплементарные ключи на МОП-транзисторах. Они от­личаются высокой помехоустойчивостью. Логика КМОП является очень перспективной. Рассмотренный ранее комплементарный ключ фактически является элементом НЕ (инвертором).

Рассмотрим КМОП — логический элемент, реализую­щий функцию ИЛИ-НЕ (рис. 3.32), Если входные напря­жения имеют низкие уровни (и1 и и2 меньше порогового напряжения «-МОП-транзистора Uзипорогn), то транзисто­ры Т1и Т2 закрыты, транзисторы Т3 и Т4 открыты и вы­ходное напряжение имеет высокий уровень. Если одно или оба входных напряжения и1 и и2 имеют высокий уро­вень, превышающий Uзипорогn то открывается один или оба транзистора Тх и Т2, а между истоком и затвором одного или обоих транзисторов Т3 и Т4 устанавливается низкое напряжение, что приводит к запиранию одного или обо­их транзисторов Т3 и Т4, а следовательно, на выходе уста­навливается низкое напряжение. Таким образом, этот элемент реализует функцию и потребляет мощность от источника питания лишь в короткие проме­жутки времени, когда происходит его переключение.

 

n-МОП

КМОП

При нулевом входном напряжении (Uвх = 0) канал  имеет  очень большое сопротивление и на выход ключа подается напряжение  питания через резистор  R.  Выходное  напряжение  логической  единицы (U1вых) равно напряжению питания +Е. При увеличении входного напряжения выше U' сопротивление канала постепенно уменьшается и на выход подается часть  напряженияисточника питания с делителя, образованного сопротивлением  канала и резистором R (участок А-В на рис. слева). Сопротивление канала не может уменьшится до нуля. При входном  напряжении  выше  U" сопротивление канала достигает минимальной величины и  дальнейшее увеличение входного напряжения не влияет на сопротивление канала.

При входном напряжении выше U"  выходное  напряжение  логического нуля (U0вых) определяется соотношением : U0вых = Е * Rк мин / (R + Rк мин). Где : Rк – минимальное сопротивление канала.

Величины U', U" и Rк мин - определяются технологическими параметрами: степень легирования канала, степень  шероховатости поверхности канала, геометрические размеры канала; а также напряжением питания электронного ключа.
На участке А-В, т.е. при входном  напряжении  от  U'  до  U" электронный ключ работает как аналоговый усилитель с  коэффициентом усиления Ku = Uвых / Uвх .


Точка пересечения передаточной характеристики  с  биссектрисой первого квадранта (точка С на рис. слева)  определяет  пороговое напряжение Uпор электронного ключа.

Переходная характеристика КМОП ключа приведена на рис. справа. При нулевом входном напряжении транзистор  с  n-каналом  VT1 закрыт (сопротивление канала очень велико), а транзистор с  р-каналом VT2 открыт (сопротивление канала – Rк мин ), т.к. к его  затвору относительно истока приложено напряжение  источника  питания.

Поэтому на выходе  ключа  напряжение  логической единицы :  U1вых = +Е. При увеличении  входного напряжения  выше  U'  (точка  А  на рис. справа) начинает уменьшаться сопротивление канала  транзистора VT1, а сопротивление канала VT2 - увеличивается. Выходное  напряжение постепенно уменьшается и в конце  участка  А-В  практически доходит до нуля (U0вых = 0) при полном закрывании транзистора VT2 и уменьшении сопротивления канала  транзистора  VT1  до  величины Rк мин  На участке А-В оба транзистора работают в активном  режиме усиления аналогового сигнала с коэффициентом усиления по напряжению: Ku = Uвых / Uвх .

При этом оба канала имеют конечное сопротивление и через два транзистора течет сквозной ток от источника питания.  С  увеличением входного напряжения выше U" канал транзистора VT2 закрывается и ток через КМОП ключ от источника питания не потребляется. Таким образом, при входном напряжении ниже U' а  также  выше U" ток через КМОП ключ от источника питания практически не течет. Статическая потребляемая мошность близка к нулю. Пороговое напряжение Uпор определяется как  точка  пересечения передаточной характеристики с биссектрисой первого  квадранта (точка С). Пороговое напряжение почти равно  половине напряжения источника питания. Участок с напряжением  U'- U" примерно равен 10..20% от напряжения источника питания, но имеет технологический разброс относительно середины напряжения источника питания.  Поэтому  входное напряжение низкого логического уровня U0вх должно быть менее  1/3 напряжения источника питания, а входное напряжение высокого логического уровня U1вх должно быть более 2/3 напряжения питания. Абсолютное значение напряжения источника  питания  +Е  может изменяться в широких пределах от 3 до 15 Вольт. Это позволяет питать КМОП логические схемы от нестабилизированного источника  питания, что значительно упрощает и удешевляет источник питания.
Характеристики рассмотренных элементов логики:

Диапазон напряжений питания, В

3..15

Диапазон рабочих температур

-40..+85

Входное напряжение (U1вх/ U0вх)

>3,15/ < 0,9

Выходное напряжение (U1вых/ U0вых)

Eп / 0,1

Входной ток, мкА (I1вх/I0вх)

< 0,3/< 0,3

Выходной  ток, мА (I1вых/I0вых)

0,5/0,5

Максимальн.частота переключения, МГц

до 150 МГц


Просмотров: 6792

Вернуться в оглавление:Шпаргалки по компьютеру




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.