Транзисторно-транзисторная логика
Транзисторно-транзисторная логика наиболее распространена в современных вычислительных устройствах благодаря высокому быстродействию, высокой помехоустойчивости, умеренному энергопотреблению, хорошей нагрузочной способности и малой стоимости. Выходные и входные напряжения этих серий имеют так называемые стандартные уровни ТТЛ и одинаковые напряжения питания 5В.
Схема базового логического элемента ТТЛ серии К155 приведена Базовый элемент состоит из входного каскада на многоэмиттерном транзисторе VT1, выполняющим функцию "И", каскада управления выходными ключами на транзисторе VT2 и выходных ключей VT3, VT4, выполняющих функцию усиления и инвертирования. При подаче на входы, или хотя бы на один из них, низкого уровня напряжения соответствующие эмиттерные переходы смещаются в прямом направлении. Ток базы транзистора VT3 определяется резистором R2 и он открыт. При этом на выходе логического элемента присутствует высокий уровень напряжения. При подаче на все входы высокого уровня напряжения напряжения эмиттерные переходы VT1 смещены в обратном направлении. На выходе логического элемента действует напряжение открытого до режима насыщения транзистора VT4 - низкий уровень. В соответствии с приведенным описанием базовый логический элемент ТТЛ выполняет логическую функцию "И-НЕ". В современных логических элементах для защиты от выбросов напряжения на входе обычно ставятся диоды. В современных сериях широкое применение находят транзисторы Шотки. Как известно из принципа работы ключей на биполярных транзисторах, для предотвращения перехода транзистора в режим насыщения в них параллельно коллекторному переходу включается диод Шотки. Это, естественно, существенно повышает быстродействие. Для расширения функциональных возможностей логических элементов у некоторых типов микросхем в серии на выходе установлен транзистор, коллекторная цепь которого остается свободной. Это логические элементы с открытым коллектором. При использовании в схеме в коллекторную цепь включается резистор, светодиод или любая другая нагрузка.
|
|
|
Логика на ПТ
Используется с транзисторами с изолированным затвором и индуцированным каналом.
В данных сх-х Т2 и Т3 – ключевые тр-ры, а Т1 – нагрузочный.
Логическая операция «ИЛИ-НЕ». Т2 и Т3 подключаются последовательно. Пусть на входы 1 схемы подается низкий потенциал. Он ниже порогового напряжения ключевых тр-ров, поэтому они закрыты, а нагрузочный тр-р открыт и через него протекает большой ток. Т.к. тр-ры подключены последовательно то ток цепи определяется током закрытого тр-ра поэтому на вых снимается высокий потенциал. Если на входы подать высокий потенциал, то тр-ры Т2 и Т3открываются и по ним протекает большой ток стока. Т.к. Т1 всегда открыт то по цепи протекает большой ток и на вых формируется низкий потенциал.
|
|
|
Логическая операция «И-НЕ». Т2 и Т3 подключаются параллельно. Если на логические входы подать высокий потенциал то тр-ры Т2 и Т3открыты и по ним протекает большой ток стока. Т.к. Т1 всегда открыт то по цепи протекает большой ток и на вых формируется низкий потенциал. Причем он в 2 раза выше потенциала в схеме с ИЛИ.
Недостаток: т.к. нагрузочный тр-р всегда открыт он потребляет энергию
КМОП логика
КМОП (К-МОП; комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) — технология построения электронных схем. В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний). Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; как следствие, КМОП-схемы обладают более высоким быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки. Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе, процессоров, используют схемотехнику КМОП.
|
|
|
Технология:
Для примера рассмотрим схему вентиля 2И-НЕ, построенного по технологии КМОП.
Если на оба входа A и B подан высокий уровень, то оба транзистора снизу на схеме открыты, а оба верхних закрыты, то есть выход соединён с землёй.
Если хотя бы на один из входов подать низкий уровень, соответствующий транзистор сверху будет открыт, а снизу закрыт. Таким образом, выход будет соединён с напряжением питания и отсоединён от земли.
В схеме нет никаких нагрузочных сопротивлений, поэтому в статическом состоянии через КМОП-схему протекают только токи утечки через закрытые транзисторы, и энергопотребление очень мало. При переключениях электрическая энергия тратится в основном на заряд емкостей затворов и проводников, так что потребляемая (и рассеиваемая) мощность пропорциональна частоте этих переключений (например, тактовой частоте процессора).
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!