Логические элементы серии К6500
Эта серия является аналогом серии 10G.
Микросхемы К6500представляют собой цифровые логические схемы сверхвысокого быстродействия, выполненные на основе арсенид-галлиевых (GaAs) полевых транзисторов с затвором Шотки. Логика построения – истоково–связанная.
Микросхемы К6500 по сравнению с ИС К500, К1500 имеют в 4-6 раз меньшую мощность потребления на один ЛЭ и в 3-8 раз большую частоту переключения и меньшую задержку на ЛЭ.
В серии используются следующие основные параметры логических сигналов:
- Максимальная частота fmaxне менее 1000 МГц;
- Длительность фронта (среза) выходного сигнала: 0,16...0,3 нс;
- Выходное напряжение при Rн = 50 Oм:
= -0,2…-0,1 В
= +0,9…+1,5 В
- Напряжения питания:
U пит1 = 4В + 0,2%
U пит2 = -2,45 В
Логические элементы на МОП-транзисторах
МОП-транзисторы (от слов – «металл-оксид-полупроводник») являются разновидностью полевых транзисторов и часто называются – полевые транзисторы с изолированным затвором. Они подробно были изучены в курсе электроники.
Обозначения МОП транзисторов показано на рисунке 1.32.
 | |||
 | |||
n- типа p-типа
|
|
|
Рисунок 1.32 - Условные обозначения МОП-транзисторов
Верхняя пара транзисторов называется – МОП-транзисторы со встроенным каналом, а нижняя - МОП-транзисторы с индуцированным каналом. Применительно к рассматриваемым вопросам, принцип работы их отличается мало, поэтому в дальнейшем особых различий между ними делаться не будет.
Ключи на МОП-транзисторах работают примерно так же, как и на биполярных: управляющий логический сигнал подаётся на затвор и изменяет сопротивление сток-исток. Разница заключается в том, что в биполярных транзисторах сопротивление пропорционально входному току, а в полевых – входному напряжению.
МОП-транзисторы с n-каналом (на рисунке – левая пара транзисторов) открываются подачей лог «1» на затвор и закрываются – подачей лог. «0» - как и рассмотренные ранее биполярные транзисторы типа n-p-n. Полевые транзисторы с p-каналом – наоборот: открываются при подаче лог. «0», а закрываются – подачей «1».
Большим достоинством МОП-транзисторов является очень высокое входное сопротивление (между затвором и общим проводом). Практически его можно считать бесконечным, следовательно, входной ток равен нулю – входные цепи совсем не потребляют тока. Это означает практически неограниченную нагрузочную способность и малое потребление энергии.
|
|
|
Логические элементы на n МОП транзисторах
Пример схемы ЛЭ элемента на nМОП–транзисторах показан на рисунке 1.33.
+Uпит
VT1
Y
Х VT2
Рисунок 1.33 - Схема инвертора на nМОП – транзисторах.
Рассмотрим работу схемы.
Верхний транзистор VT1 в данном случае используется в качестве резистора.
Пусть входное напряжение Uвх равно уровню лог. «0» и примерно равно 0 (то есть x = U0 
0). Тогда транзистор VT2 закрыт, ток I 
0, следовательно, выходное напряжение Uвых равно уровню лог. «1» и примерно равно напряжению питания (Y = U1 
Uпит).
Если входное напряжение Uвх равно уровню лог. «1» (х = U1), то транзистор VT2 открыт, следовательно, выходное напряжение Uвых равно уровню лог. «0» и примерно равно 0 (т.е. Y = U0 0).
Таким образом, данная схема реализует функцию НЕ и является инвертором.
Интересно заметить, что схема будет потреблять ток только при Y = «0», при этом ток будет протекать через оба открытых транзистора. Если же Y = «1», то ток практически не потребляется, так как транзистор VT2 закрыт, а входное сопротивление аналогичных схем в нагрузке очень велико. Входной ток составляет лишь единицы наноампер, и практически им пренебрегают. Можно сказать, что схемы на МОП-транзисторах работают всегда в режиме холостого хода.
|
|
|
Аналогично, существуют схемы на pМОП-транзисторах, однако они технологически при производстве менее удобны и имеют отрицательное напряжение питания, поэтому применяются реже.
Рассмотрим теперь схему на рисунке 1.34. Как и в предыдущей схеме, транзистор VT1 выполняет роль нагрузочного резистора. (В полупроводниковых микросхемах в качестве резисторов всегда используются полевые транзисторы).
Если хотя бы один из транзисторов VT2, VT3 закрыт (т.е., если на входах х1, х2 хотя бы один «0»), то нижняя ветвь цепи разорвана и выходное напряжение примерно равно напряжению питания, т. е. Y = «1».
Если же х1 = х2= «1», то оба транзистора VT2, VT3 открыты и выход соединён с общим проводом через малое сопротивление открытых транзисторов, Y = «0».
Таким образом, данная схема реализует ЛЭ И-НЕ.
На рисунке 1.35 показан ЛЭ ИЛИ-НЕ. Понять его работу его можно, рассуждая аналогичным образом.
Если х1 или х2 равны «1», один из транзисторов VT1 или VT3 открыт и замыкает выход с общим проводом, Y = «0». Если же х1= х2= «0», оба транзистора закрыты и при этом Y = «1».
|
|
|
Как и схема на рисунке 1.33, схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ на рисунках 1.34 и 1.35 потребляют ток от источника только при открытых транзисторах, т. е. при Y = «0».
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 931; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!