Питання для контролю вивченого матеріалу:

27. Назвіть переваги схем на МОН-транзисторах.

28. Яку структуру мають МОН-транзистори?

29. Що таке «затвор», «виток», «сток», «підкладка», «канал»?

30. Яка напруга називається пороговою?

31. Який канал називається умонтованим?

Література:

14. М.П.Бабич, І.А.Жуков., «Комп’ютерна схемотехніка», 2004 р.

15. В.Н.Вениаминов, О.Н.Лебедев, А.И.Мирошниченко, «Микросхемы и их применение», 2003 р.

Урок № 19

(згідно робочої навчальної програми)

Тема: Логічні елементи КМОН логіки

Питання: 1. Комплементарна МОН-структура.

У комплементарній МОН-структурі (логіка КМОН) використовуються одночасно р- і n-канальні транзистори. Елемент НЕ в схемотехніці КМОН побудовано на двох транзисторах з індукованими каналами: навантажувальному VТ2 з каналом р-типу і вхідному VТ1 з каналом n-типу (рис. 1, а). Витік транзистора VТ2 підключений до джерела позитивного живлення U_CC, напруга вхідної змінної X надходить на затвори обох транзисторів; вихідна напруга знімається з об'єднаних стоків.

Рис. 1. Схеми елементів КМОН: а — НЕ; б —НЕ ЧИ; в —НЕЇ

При вхідному рівні U_IH транзистор VТ1 відкритий, а VТ2 — закритий, оскільки між його затвором і витоком є нульова напруга. На виході встановлюється рівень U_OL і струм у колі не протікає. При вхідному рівні U_IL, транзистор VT1 закритий, а VТ2 — відкритий, тому що між його затвором і витоком є напруга U_CC. На виході — рівень U_OH і струм у колі не протікає.

На рис. 1, б показана схема КМОН елемента НЕ ЧИ, у якій вхідні транзистори VТ1, VТ2 увімкнені паралельно, а навантажувальні VТЗ, VТ4 — послідовно. Якщо хоча б на одному із входів є рівень напруги U_IH, то даний транзистор відкривається, на виході встановлюється рівень U_OL, навантажувальні транзистори закриті, струм у колі не протікає. Якщо на обох входах є рівні напруги U_IL, то транзистори VТ1 і VТ2 закриті, а VТЗ і VТ4 — відкриті й на виході встановлюється напруга U_OH і струм у колі не протікає.

На рис. 1, в показана схема КМОН елемента НЕ І, у якій вхідні транзистори VT1 і VТ2 увімкнені послідовно, а навантажувальні VТЗ і VТ4 — паралельно. Якщо на затвори вхідних транзисторів одночасно надходять сигнали U_IH, то транзистори VT1 і VТ2 відкриваються, вихідний рівень дорівнює U_OL, навантажувальні транзистори закриті, струм у колі не протікає. Якщо хоча б на одному із входів є рівень напруги U_IL, то транзистори VT1 і VТ2 закриті і відкривається один з навантажувальних транзисторів VТЗ або VТ4. На виході встановлюється рівень U_OH і струм у колі не протікає.

Таким чином, у схемах КМОН у статичному стані протікає дуже малий робочий струм, оскільки при відкритих вхідних транзисторах закриті навантажувальні і навпаки. Сумарна потужність споживання в основному визначається енергією, яка витрачається на перезаряд паразитних ємностей.

Промисловість випускає такі серії КМОН: 176, 564, 561, КР1561 і КР1554. Мікросхеми швидкодіючої серії КР1554 мають функціональну і технічну повноту і вміщують логічні елементи, тригери, регістри, лічильники, дешифратори, мультиплексори і т. ін.

Елементи серії КР1554 характеризуються такими параметрами: діапазон напру­ги живлення становить 3-6 В; рівні логічних сигналів: U_OL = 0,1 В, U_OH = U_CC, U_IL≤ 1,35 В, U_IH ≥ 3,15 В; струм споживання в статичному режимі на логічний елемент — 0,25 мкА (у тисячу разів менше порівняно із серією КР1533); потужність спожи­вання на елемент — 2,5 мкВт; затримка поширення сигналів — 4 нc; робота перемикання A_П = 0,01 пДж; частота перемикання D-тригера — 150 МГц; діапазон темпера­тур: мінус 40 ... плюс 85°С. Як випливає з цих даних, мікросхеми КМОН серії КР1554 є серйозним конкурентом схемам ТТЛШ.