Слайд 1Дисциплина:
Электронные приборы
Лектор: Мельников Владимир Александрович,
доцент кафедры электроники
Слайд 2 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА:
1. Подготовка к выполнению и защите
лабораторных работ.
2.
Подготовка к практическим занятиям.
3. Самостоятельное изучение
отдельных разделов
курса.
Электронные приборы_90
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ:
Лекции – 18 часов, практические задания -16 часов (8 занятий),
лабораторные работы – 18 часов (4 л.р.)
Слайд 3Электронные приборы_90
ИТОГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ
Четвертый семестр: зачет.
Слайд 4Электронные приборы_90
Рекомендуемая литература
Ткаченко Ф.А. Электронные приборы и устройства: учебник
/ Ф.А. Ткаченко – Минск «Новое знание», Москва «ИНФРА-М», 2011.
– 682 с.
Дробот С.В. и др. Электронные приборы и устройства. Практикум. Минск, изд. БГУИР. 2004
Бельский А.Я. и др. Лабораторный практикум по электронным приборам в 2 ч. Минск, изд. БГУИР. 2014
Слайд 5
Электрические свойства полупроводников
Полупроводниками называют вещества, удельная проводимость которых имеет промежуточное
значение между удельными проводимостями металлов и диэлектриков.
В отличие от
металлов в полупроводниках носители заряда возникают при повышении температуры или поглощении энергии от другого источника.
В полупроводниках электропроводность осуществляется двумя различными видами движения электронов. Проводимость полупроводников можно менять в широких пределах, добавляя ничтожно малые количества примесей.
Слайд 6
Электрические свойства полупроводников
Структура кристалла кремния
Атомы кремния способны объединять свои валентные
электроны с другими атомами кремния с помощью ковалентных связей.
Слайд 7
Электрические свойства полупроводников
При освобождении электрона в кристаллической решетке появляется незаполненная
межатомная связь. Такие «пустые» места с отсутствующими электронами получили название
дырок.
Возникновение дырок в кристалле полупроводника создает дополнительную возможность для переноса заряда. Дырка может быть заполнена электроном, перешедшим под действием тепловых колебаний от соседнего атома.
Последовательное заполнение свободной связи электронами эквивалентно движению дырки в направлении, противоположном движению электронов, что равносильно перемещению положительного заряда.
Слайд 8
Электрические свойства полупроводников
Таким образом, в полупроводнике имеются два типа носителей
заряда – электроны и дырки, а общая проводимость полупроводника является
суммой электронной проводимости (n-типа) и дырочной проводимости (р-типа).
Для увеличения проводимости чистых полупроводниковых материалов применяют легирование – добавление небольших количеств посторонних элементов, называемых примесями.
Используются два типа примесей. Примеси первого типа – пятивалентные – состоят из атомов с пятью валентными электронами. Примеси второго типа – трехвалентные – состоят из атомов с тремя валентными электронами.
Слайд 9
Электрические свойства полупроводников
Структура кристалла кремния, легированного пятивалентным материалом (фосфором)
Слайд 10
Электрические свойства полупроводников
Атом фосфора называют донором, поскольку он отдает свой
лишний электрон.
Электроны в таком полупроводнике являются основными носителями, а
дырки – неосновными носителями. Основные носители имеют отрицательный заряд, поэтому такой материал называется полупроводником n-типа.
В качестве донорных примесей для германия и кремния используют фосфор, мышьяк, сурьму.
Слайд 11
Электрические свойства полупроводников
Когда полупроводниковый материал легирован трехвалентными атомами, например атомами
индия (In), то эти атомы разместят свои три валентных электрона
среди трех соседних атомов. Это создаст в ковалентной связи дырку.
Структура кристалла кремния, легированного трехвалентным материалом
Слайд 12
Электрические свойства полупроводников
Так как дырки легко принимают электроны, то атомы,
которые вносят в полупроводник дополнительные дырки, называются акцепторами.
Дырки являются
основными носителями, а электроны – неосновными. Поскольку основные носители имеют положительный заряд, материал называется полупроводником р-типа.
В качестве акцепторных примесей в германии и кремнии используют бор, алюминий, галлий, индий.
Слайд 13
р–n-переход
Контакт двух полупроводников с различными типами проводимости называется р–n-переходом. Сопротивление
р–n-перехода зависит от направления тока через него. Поскольку концентрация электронов в
n-области значительно больше их концентрации в p-области, происходит диффузия электронов из n-области в p-область. В n-области остаются неподвижные положительно заряженные ионы доноров.
Одновременно происходит диффузия дырок из p-области в n-область. За счет этого приграничная р-область приобретает отрицательный заряд, обусловленный отрицательно заряженными ионами акцепторов.
Слайд 14
р–n-переход
Прилегающие к р–n-переходу области образуют слой объемного заряда, обедненный основными
носителями. В слое объемного заряда возникает контактное электрическое поле Ek,
препятствующее дальнейшему переходу электронов и дырок из одной области в другую.
Слайд 15
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый диод – двухполюсный прибор, имеющий один p–n-переход.
Упрощенная структура
диода
Электрод диода, подключенный к p-области, называют анодом (А), а электрод,
подключенный к n-области – катодом (К).
Слайд 16
Полупроводниковые диоды
Область с высокой концентрацией примеси называют эмиттером. Функции эмиттера
может выполнять как катод, так и анод. Область с низкой
концентрацией примесей называют базой. База имеет значительно большее объемное сопротивление, чем эмиттер.
Условное графическое обозначение диода
Слайд 17
Полупроводниковые диоды
Вольт-амперная характеристика диода
Слайд 18
Полупроводниковые диоды
Идеальная ВАХ p–n-перехода описывается выражением
, Здесь:
– температурный потенциал;
k –постоянная Больцмана;
T – абсолютная температура в градусах Кельвина;
e – заряд электрона.
При комнатной температуре (20C) . Для упрощения расчетов полагают, что при комнатной температуре .
Слайд 19
Полупроводниковые диоды
Ток I0 называют тепловым, или обратным, током насыщения. Величина
этого тока зависит от материала, площади p–n-перехода и от температуры.
Типичные
значения I0 : от 10-12 до 10-16 А. Обратный ток диода зависит от температуры. У кремниевых диодов он удваивается при увеличении температуры приблизительно на 7 С. На практике считают, что обратный ток кремниевых диодов увеличивается в 2,5 раза при увеличении температуры на каждые 10 С.
Слайд 21Анализ цепей с диодами
Основная трудность, возникающая при анализе цепей с
диодами:
ВАХ диода нелинейна в середине рабочей области.
Простейшую модель диода можно
получить, полагая прямое напряжение и обратный ток равными нулю. Такой элемент называют идеальным диодом.
Поведение идеального диода описывается уравнениями:
Мощность идеального диода при любой полярности приложенного напряжения равна нулю:
Слайд 22Анализ цепей с диодами
Вольт-амперная характеристика идеального диода образована двумя отрезками
прямых, совпадающих с осями координат U, I.
Когда диод смещен
в прямом направлении, он эквивалентен короткому замыканию.
При обратном напряжении идеальный диод подобен разрыву.
Слайд 23Анализ цепей с диодами
Более точная модель диода:
Слайд 25Выпрямители
Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное.
Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с явно
выраженной нелинейной ВАХ. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды.
Однополупериодный выпрямитель
Слайд 26Выпрямители
Напряжения на входе и выходе однополупериодного выпрямителя
Среднее значение выпрямленного
напряжения
Максимальное обратное напряжение на диоде
Слайд 27Выпрямители
Двухполупериодный выпрямитель с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора
Диоды проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода.
В положительный
полупериод открыт диод VD1, а в отрицательный – диод VD2.
Слайд 28Выпрямители
Напряжение на нагрузке
Средние значения тока и напряжения нагрузки
;
Слайд 29Выпрямители
Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя
Слайд 30Выпрямители
Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения используют специальные устройства – сглаживающие
фильтры
Емкостный фильтр (С-фильтр) в схеме однополупериодного выпрямителя
Сглаживание пульсаций выпрямленного
напряжения происходит за счет периодической зарядки конденсатора С (когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки
Слайд 31Выпрямители
Временные диаграммы напряжений и токов выпрямителя
Слайд 32Выпрямители
На интервале времени t1 – t2 диод открыт и конденсатор
заряжается.
На интервале t2 – t3 диод закрыт и
конденсатор разряжается через сопротивление Rн
Амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения
- частота входного напряжения
Амплитуда пульсаций напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя
Слайд 33Биполярные транзисторы
Биполярный транзистор – трёхполюсный
полупроводниковый прибор с двумя p–n-переходами
n–p–n-
транзистор
Слайд 34Биполярные транзисторы
p–n–p- транзистор
Слайд 35Биполярные транзисторы
Структура биполярного транзистора
Слайд 36Биполярные транзисторы
Активный режим работы биполярного транзистора
– коэффициент
передачи тока эмиттера.
У интегральных транзисторов = 0.99–0.995
Слайд 37Биполярные транзисторы
Режим отсечки:
Эмиттерный и коллекторный переходы закрыты
Режим насыщения:
Эмиттерный и коллекторный переходы открыты
Режим
активный:
Эмиттерный переход открыт, коллекторный – закрыт
Режим инверсный:
Эмиттерный переход закрыт, коллекторный - открыт
Слайд 38Характеристики биполярных транзисторов
Входная характеристика
Выходные характеристики
Слайд 39Модели биполярных транзисторов
Линеаризованные характеристики биполярного транзистора
Слайд 40Модели биполярных транзисторов
Модель биполярного транзистора для активного
режима
Слайд 41Модели биполярных транзисторов
Модель биполярного транзистора для режима
насыщения
Электронные прборы_90
Слайд 42 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Электронные приборы_90
Слайд 43 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Электронные приборы_90
Слайд 44Электронные приборы_90
Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Анализ для постоянной составляющей
Слайд 45 Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Электронные приборы_90
Эквивалентная схема для постоянной составляющей
Ток
базы
Ток коллектора
Слайд 46Электронные приборы_90
Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Схема замещения для переменной составляющей
Выходное
напряжение
Слайд 47Полевые транзисторы
Электронные приборы_90
Полевой транзистор – полупроводниковый
прибор, в котором регулирование тока осуществляется изменением проводимости проводящего канала
с помощью поперечного электрического поля
Электроды полевого транзистора – исток (И), сток (С) и затвор (З).
Управляющее напряжение прикладывается
между затвором и истоком
Слайд 48Полевые транзисторы
Электронные приборы_90
Классификация полевых транзисторов
1. С управляющим p–n-переходом;
2.
С металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком.
Приборы второго типа называют
МДП (МОП)-транзисторами.
Слайд 49Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом
Электронные приборы_90
Слайд 50Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом
Электронные приборы_90
Выходные характеристики
Слайд 51Полевой транзистор с управляющим p–n-переходом
Электронные приборы_90
Передаточная характеристика
При напряжении затвор-исток, равном
напряжению отсечки ток стока близок
к нулю.
У n-канального ПТ напряжение затвор-исток отрицательно.
Слайд 52МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Слайд 53МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электрронные приборы_90
Выходные характеристики
Режимы полевого транзистора:
- линейный;
- насыщения;
-
отсечки.
Слайд 54МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Линейный (триодный) режим работы МОП-транзистора
Ток стока
Слайд 55МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электронные приборы_90
b – удельная крутизна МОП-транзистора:
.
– приповерхностная подвижность носителей,
– удельная емкость затвор-канал,
L
– длина, W – ширина канала.
Слайд 56МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электронные приборы_90
При малых значениях напряжения сток-исток
При
малых значениях канал МОП-транзистора эквивалентен линейному
резистору.
Величина – проводимость канала
Сопротивление канала:
Слайд 57МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электронные приборы_90
Режим насыщения МОП-транзистора
Ток стока
Слайд 58МОП-транзистор с индуцированным каналом
Электронные приборы_90
Передаточная характеристика МОП-транзистора
– напряжение отсечки
Слайд 59МОП-транзистор с встроенным каналом
Электротехника и электроника
Слайд 60МОП-транзистор с встроенным каналом
Электротехника и электроника
Выходные характеристики
Слайд 61МОП-транзистор с встроенным каналом
Электротехника и электроника
Передаточная характеристика
Слайд 62Модели МОП-транзисторов
Электротехника и электроника
Упрощенная эквивалент. модель МОП-транзистора
Слайд 63Модели МОП-транзисторов
Электротехника и электроника
Упрощенная модель МОП-транзистора
или
Слайд 64Усилитель на полевом транзисторе
с управляющим p–n-переходом
Электротехника и электроника
Слайд 65Усилитель на МОП-транзисторе
с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Слайд 66Усилитель на МОП-транзисторе
с индуцированным каналом
Электротехника и электроника
Схема замещения для
режима малого сигнала
Выходное напряжение
Коэффициент усиления переменной составляющей напряжения
Слайд 67Усилители
Электротехника и электроника
Классификация усилителей
1.По диапазону усиливаемых частот
– усилители низких частот (УНЧ), усилители постоянного тока (УПТ), усилители
высоких частот (УВЧ), избирательные усилители.
2.По функциональному назначению – усилители напряжения, тока, мощности.
3.По характеру усиливаемого сигнала – усилители непрерывных и импульсных сигналов.
Слайд 68Усилители
Электротехника и электроника
Структура усилительного устройства
Слайд 69Усилители
Электротехника и электроника
Параметры усилителей
Основной количественный параметр – коэффициент усиления
(коэффициент
передачи).
Коэффициент усиления напряжения
Коэффициент усиления тока
Коэффициент усиления мощности
Слайд 70Усилители
Электротехника и электроника
Коэффициент передачи усилителя – комплексная функция частоты:
Зависимость
модуля коэффициента усиления от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).
зависимость аргумента
коэффициента усиления от частоты – фазочастотная характеристика (ФЧХ).
Слайд 71Усилители
Электротехника и электроника
Примерный вид амплитудно-частотной характеристики усилителя
Полоса пропускания ограничена частотами
среза и
На частотах среза коэффициент усиления
напряжения составляет , а коэффициент усиления мощности равен .
Слайд 72Усилители
Электротехника и электроника
Логарифмические частотные характеристики
Коэффициент усиления удобно измерять в логарифмических
единицах – децибелах:
Если АЧХ усилителя построена в логарифмическом масштабе, ее
называют логарифмической амплитудно-частотной характеристикой (ЛАЧХ или ЛАХ).
Слайд 73Обратные связи в усилителях
Электротехника и электроника
Обратной связью называют процесс передачи
сигнала из выходной цепи во входную.
Цепь, обеспечивающую эту передачу, называют
цепью обратной связи.
Петля, или контур обратной связи, состоит из прямого пути, образуемого активным элементом, и обратного пути, образуемого цепью обратной связи.
Слайд 74Обратные связи в усилителях
Электротехника и электроника
Пример: усилитель, охваченный цепью обратной
связи
Цепь обратной связи – делитель напряжения, образованный резисторами
, .
Слайд 75Обратные связи в усилителях
Электротехника и электроника
Выходное напряжение усилителя:
Напряжение обратной связи
– коэффициент передачи цепи обратной
связи.
Напряжение на входе усилителя
Слайд 76Обратные связи в усилителях
Электротехника и электроника
Выходное напряжение
Коэффициент передачи усилителя, охваченного
обратной связью,
Произведение – коэффициент петлевого
усиления,
Величина – глубина обратной связи
Слайд 77Дифференциальные усилители
Электротехника и электроника
Дифференциальный усилитель (ДУ) – симметричная схема с
двумя входами и двумя выходами
Слайд 78Дифференциальные усилители
Электротехника и электроника
Сигналы на входе дифференциального усилителя представляют в
виде суммы дифференциальной и синфазной составляющих:
Дифференциальный сигнал равен разности входных
напряжений:
,
а синфазный – их полусумме:
Слайд 79Дифференциальные усилители
Электротехника и электроника
Источник сигнала на входе дифференциального усилителя можно
представить эквивалентной схемой, показанной на рисунке
Слайд 80Дифференциальные усилители
Электротехника и электроника
Коэффициент усиления дифференциального сигнала
Коэффициент усиления синфазного сигнала
Коэффициент
ослабления синфазного сигнала:
Слайд 81Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах
Электротехника и электроника
Слайд 82Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах
Электротехника и электроника
Коэффициенты усиления дифференциального сигнала
Для симметричного выхода
Слайд 83Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах
Электротехника и электроника
Коэффициент усиления синфазного сигнала
Коэффициент
ослабления синфазного сигнала
Слайд 84Ключ (Инвертор) на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Резистор RБ служит для
задания необходимого тока базы.
Резистор RK – внутренней нагрузкой инвертора.
Резистор RH
– внешняя нагрузка.
При RH = – режим холостого хода.
RK = RH – предельная нагрузка.
Слайд 85Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Напряжение логического нуля на входе
Напряжение логической единицы на входе
Передаточная характеристика инвертора
Слайд 86Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
1. Наличием емкостей эмиттерного и
коллекторного переходов. При переключениях происходит заряд и разряд этих емкостей.
Переходные
процессы в инверторе на биполярном транзисторе определяются следующими причинами.
2. Накоплением и рассасыванием неосновных носителей в базе при переходе транзистора в режимы насыщения и отсечки.
Слайд 87Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Переходные процессы в транзисторе при
действии на входе прямоугольного импульса
Слайд 88Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Переходные процессы в транзисторе при
действии на входе прямоугольного импульса
Слайд 89Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Процесс переключения инвертора после подачи
входного импульса:
1. Задержка фронта.
2. Формирование фронта.
3. Накопление
избыточного заряда в базе.
Слайд 90Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
Задержка фронта tз – это
интервал времени между моментом начала действия импульса и моментом, когда
ток коллектора достигает значения, равного 0.1Iкнас .
Задержка фронта обусловлена зарядом барьерной емкости эмиттерного перехода.
Общее время включения tвкл складывается из времени задержки и длительности фронта:
tвкл = tф + tз
Слайд 91Инвертор на биполярном транзисторе
Электротехника и электроника
После окончания действия входного импульса
начинается рассасывание избыточного заряда в базе.
За счет этого коллекторный
ток не меняется в течение времени. Затем начинается спад коллекторного тока. Одновременно растет напряжение коллектора.
Общая длительность выключения:
tвыкл = tр + tс
Слайд 92КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
Схема инвертора на комплементарной
(дополняющей) паре МОП-транзисторов
В схеме
используются два МОП-транзистора с индуцированными каналами n- и p-типов. Подложки
обоих транзисторов соединены с истоками
Слайд 93КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
1. Входное напряжение равно нулю.
Слайд 94КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
2. Входное напряжение
Слайд 95КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
Транзисторы в схеме инвертора рассчитывают так, чтобы они
были согласованы, т. е. имели одинаковые пороговые напряжения и удельные
проводимости:
Этим обеспечивается симметричная передаточная характеристика.
Слайд 96КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
Приповерхностная подвижность дырок в 2–4
раза меньше подвижности электронов .
Для согласования ширину канала
транзистора VТ1 выбирают в 2–4 раза большей, чем у VТ2.
Длина каналов обоих транзисторов одинакова, а ширину выбирают так, чтобы выполнялось равенство
Слайд 97КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
Переходные процессы в МОП-инверторах обусловлены в основном перезарядом
емкостей, входящих в состав нагрузки.
Типичные значения суммарной емкости у
инверторов, использующих транзисторы с длиной канала менее 1 мкм, не превышают 1 пФ.
Заряд емкости происходит через открытый транзистор VT1, а разряд – через VT2.
Время переключения схемы из состояния логической единицы в состояние логического нуля определяют с помощью приближенного равенства
Слайд 98КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
Основные свойства КМОП-инвертора
1. В обоих состояниях инвертора один
из транзисторов заперт, поэтому ток в цепи между источником и
землей ничтожно мал, и в статическом режиме схема практически не потребляет мощность от источника питания.
2. Динамические потери, т. е. мощность, рассеиваемая КМОП-инвертором при тактовой частоте , определяются формулой
Слайд 99КМОП-инвертор
Электротехника и электроника
3. Выходное напряжение равно нулю или напряжению питания
и почти не зависит от параметров транзисторов. Разность выходных напряжений
инвертора в закрытом и открытом состояниях максимальна (близка к величине напряжения питания Е). Это обеспечивает высокую помехоустойчивость схемы.
4. КМОП-инверторы обладают значительно большей нагрузочной способностью, чем инверторы на биполярных транзисторах. Входное сопротивление МОП-транзиистора бесконечно велико. Поэтому к его выходу можно подключить большое число аналогичных инверторов. При этом уровень выходного напряжения практически не изменится.
5. КМОП-инвертор является практически идеальным логическим инвертором. Совершенствование технологии производства КМОП-интегральных схем привело к тому, что в настоящее время они стали доминирующими при производстве цифровых интегральных схем.
Слайд 100Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Наиболее важные параметры логических элементов:
напряжение
источника питания;
уровни напряжений, соответствующие логическим нулю и
единице;
помехоустойчивость;
потребляемая мощность;
нагрузочная способность;
- быстродействие.
Слайд 101Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Напряжение источника питания зависит от
типа ИМС.
У микросхем ТТЛ и ТТЛШ напряжение питания равно
5 В.
У элементов КМОП-логики напряжение питания зависит от минимальной длины канала транзистора .
Слайд 102Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Напряжения логических нуля и единицы
зависят от типа микросхем.
Элементы ТТЛ:
Напряжение логического нуля
, ,
Напряжение логической единицы , .
Выход КМОП-элемента представляет открытый полевой транзистор, подключенный к земле либо к шине питания. Поэтому высокий уровень выходного напряжения таких элементов меньше напряжения питания на 10–20 мВ, а низкий – близок к нулю.
Слайд 103Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Помехоустойчивость.
Помехоустойчивость
в состоянии
логической
единицы:
Помехоустойчивость
в состоянии
логического нуля:
Слайд 104Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Потребляемая мощность равна сумме статической
РСТ и динамической РДИН составляющих.
Статическая составляющая определяется как среднее
арифметическое мощностей, потребляемых логическим элементом в состояниях логических 0 и 1.
Динамическая составляющая РДИН пропорциональна частоте f :
Здесь СН – емкость нагрузки; – величина логического перепада:
Слайд 105Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Быстродействие
логического элемента
оценивают средним
временем задержки
распространения
сигнала
Слайд 106Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
t01 – время задержки распространения
при переключении из состояния логического нуля в состояние логической единицы;
t10 – время задержки распространения при переключении из состояния логической единицы в состояние логического нуля.
Для стандартных элементов ТТЛ среднее время задержки распространения составляет около 10 нс.
У элементов ТТЛШ tзад = 3 нс.
Время задержки распространения КМОП-инвертора, реализованного по технологии 0.25 мкм, не превышает 30 пс.
Слайд 107Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Энергия переключения равна произведению потребляемой
мощности на среднее время задержки распространения:
.
Энергия переключения измеряется в пикоджоулях и характеризует степень совершенства цифровых ИС. Технология производства является тем более совершенной, чем меньше величина DP.
Слайд 108Основные параметры логических элементов
Электротехника и электроника
Нагрузочная способность цифровых ИС характеризуется
коэффициентом разветвления Кразв.
Коэффициент разветвления равен наибольшему числу ИМС той
же серии, которые можно подключить к выходу рассматриваемой схемы, не нарушая ее правильного функционирования.
Для элементов ТТЛ-логики Кразв = 10.
Коэффициент разветвления КМОП-элементов может достигать 100 и более.
Слайд 109Стандартные параметры типовых элементов ТТЛ
Электротехника и электроника
1. Напряжение питания
ТТЛ-элементов .
2. Уровни напряжения на входе и выходе:
, ,
, .
3. Помехоустойчивость:
,
.
4. Потребляемая мощность инвертора 10 мВт.
5. Время задержки распространения tзад = 10 нс.
,
,
,
.
,
.
