Логические элементы на МОП-транзисторах

встроенным каналом; б) — с индуцированным каналом

каналом n-типа
Характеристики транзисторов p-типа имеют аналогичный вид, но отличаются напряжением

на затворе и полярностью приложенных напряжений (зеркальное отображение в третьем квадранте).

100 кОм
RK,Т2,Т3 ≤ 1 кОм
Логические элементы на p-МОП транзисторах

до -20 В)
Энергопотребление на вентиль – 6 мВт при H

и 0 мВт при L
Быстродействие – 40 нс
Частота переключения – 10 МГц макс.
Зазор помехоустойчивости – 5 В тип.

p-МОП логические элементы работают медленно, но устойчиво. Нуждаются в достаточно большом напряжении питания.
Применяются в схемах с низким быстродействием и высокой помехоустойчивостью.
Интегральные схемы обладают высокой плотностью упаковки элементов.

– 2 мВт (L)
0 мВт

(Н)
Быстродействие – 5 нс
Максимальная частота – 80 МГц
Зазор помехоустойчивости – 2 В.

КМОП-элементы устроены так, что в токовой ветви один транзистор всегда

закрыт, а другой всегда открыт.
Энергопотребление КМОП-элементов крайне низко. Оно зависит в основном от количества переключений в секунду или частоты переключения.
Только во время переключения от источника питания потребляется небольшой ток, так как оба транзистора одновременно, но недолго открыты. Один из транзисторов переходит из открытого состояния в запертое и еще не полностью заперт, а другой — из запертого в открытое и еще не полностью открыт. Также должны перезарядиться транзисторные емкости.

энергопотребления ЛЭ КМОП

с тремя состояниями выхода

индуцированным каналом
Принципиальная схема передаточного логического элемента
Передаточный элемент работает как переключатель.
Рабочая

таблица передаточного логического элемента

перевести коммутатор в состояние включено, нужно приложить к затвору нормально

открытого МОП-транзистора VT1 положительное управляющее напряжение Uупр, равное, по меньшей мере 2Uoтc, а к затвору транзистора VT2 – такое же напряжение, но противоположное по знаку. При малых величинах входного напряжения Uвх оба МОП-транзистора будут открыты.
При отрицательных значениях входного напряжения транзисторы VT1 и VT2 меняются ролями.
Для того чтобы перевести коммутатор в состояние выключено, необходимо изменить полярность управляющего напряжения.

+10В

(30÷40% от UИ.П.)

охранная цепочка и малая токовая отдача требуют соблюдения правил предосторожности

в применении и обращении.

Емкость на выходе и входе. Если на выходе инвертора присутствует конденсатор, в моменты переключений через открытые транзисторы протекают токи заряда и разряда. При больших значениях ёмкости, открытый транзистор работает в режиме близком к короткому замыканию. В обычных условиях емкостная нагрузка не должна превышать 500 пФ. Если ёмкость больше, то надо использовать разрядный резистор для ограничения тока, чтобы был не более 1÷2 мА.

Защита входов от перегрузок. Входное напряжение микросхем КМОП с охранной диодно-резистивной цепочкой на входе для предотвращения отпирания входных диодов в прямом направлении не должно выходить за пределы –0,7В ≤ Uвх ≤ UИ.П.+0,7В. Иначе также надо использовать токоограничивающий резистор для ограничения тока уровнем 1÷2мА.

Особенности микросхем КМОП структуры

Диодно-резистивная охранная цепочка

Включение ограничивающих резисторов

не нарушились условия работы микросхемы в целом.
Так же как и

в ТТЛ свободные входы объединяют с +UИ.П. или общим проводом в зависимости от функции элемента либо объединяют их с другими, задействованными входами.

а) б)

В случае варианта б) за счёт постоянного смещения отпирание n-канальных транзисторов происходит раньше и общее пороговое напряжение становится меньше, чем в случае а). Поэтому вариант а) более эффективен применительно к помехам, возникающим в общей шине, а вариант б) в отношении защиты от помех, возникающих в шине питания.

Входы КМОП микросхем (в отличие от ТТЛ) оставлять свободными недопустимо.

Если какой-нибудь вход окажется неподсоединённым, на нём могут возникнуть непредсказуемые напряжения за счёт наводок и связей через паразитные ёмкости. Следствием этого может быть не только неверное действие микросхемы, но и её повреждение.

микросхемами других семейств в более бережном отношении. Это касается как

условий монтажа микросхем на платах, так и правил хранения их и эксплуатации в аппаратуре.
При обращении с микросхемами КМОП следует соблюдать следующие меры предосторожности:

В процессе хранения и транспортировки отдельных микросхем выводы их должны быть соединены между собой;
Нельзя производить смену микросхем при включённом напряжении питания;
Допустимый электростатический потенциал на входах – не более 100В;
Плату со смонтированными микросхемами следует брать за торцы, не касаясь разъёмов;
При монтаже тело монтажника должно быть заземлено с помощью проводящего браслета, соединённого с контуром заземления через резистор 500 кОм или вначале коснуться общего провода питания;
Необходимо избегать одежды из синтетических материалов;
Микросхему следует устанавливать на плату после выполнения всех остальных соединений;
Пайку выводов следует вести в последовательности: «общий». «питание», остальные контакты.