3.2.5 Өрістік транзисторлардағы қисындық элементтер.

3 .2.5.1 Мдш –тің қисындық элементтері.

ЕМЕС. НЕМЕСЕ-ЕМЕС, ЖӘНЕ-ЕМЕС қисындық элементтерін қарастырайық.

а) МДШ-тегі инвертор сұлбасы 3.16 суретте келтірілген VT₁ транзисторы кілттік режимде жұмыс істейді,  VT₂ - әрқашан активті режимде болады. VT₂  сызықты емес жүктеме болып                                3.16 сурет              табылады.

 

VT₁ жабық болғанда, VT₂ – транзисторы активті режимде, қаныққан  VT₁ болғанда, VT₂ –  транзисторы тесілуге жақын қанығу режимінде болады.

  Х кірісіне төменгі деңгейлі кернеу берген кезде VT₁ кернеу жабылады,  VT₂ қанығуға жақын, кілт шығысында кернеудің жоғарғы деңгейі болады. Х кірісіне жоғарғы деңгейлі кернеу берген кезде VT₁ тіреледі, VT₂тесілуге жақын, ал кілт шығысында кернеудің төменгі деңгейі орын алады.   операциясы орындалады.

б) НЕМЕСЕ – ЕМЕС екікірісті сұлбада (3.17 суретті қара) кіріс транзисторлары VT₁ және VT₂ параллель жалғанған. Егер кірістердің ең болмағанда біреуіне жоғары деңгейлі кернеу берілсе, сәйкес транзистор тіреледі, сұлбаның шығысында төменгі деңгей болады.

     3.17 сурет                            

Тек сұлбаның барлық кірістеріне төменгі деңгейлі кернеу берілгенде VT₁ және VT₂  транзисторлары жабылады да,               шығысында жоғары деңгей пайда болады.

 операциясы орындалады.

в) ЖӘНЕ – ЕМЕС екі кірісті сұлбасында  (3.18 суретті қара) кіріс транзисторлары VT₁ және VT₂ тізбектей жалағанған. Егер де кірістердің әйтеуір біреуіне төменгі деңгейлі кернеу берілсе, сәйкес транзистор жабылады, кіріс транзисторлары арқылы ток жүрмейді, ал сұлба шығысында

3.18 сурет                    жоғары деңгей болады.

 

Тек сұлбаның барлық кірістеріне жоғары  деңгейлі кернеу берілгенде VT₁ және VT₂ транзисторлары ашылады, ток жүреді, шығысында төменгі деңгей болады.   опреациясы орындалады.

3.2.5.2 КМДШ қисындық элементтері.

К МДШ микросұлбаларының тиегін VT₁ және VT₂ МДШ транзисторларындағы өзара жалғанған стоктардан тұратын әртүрлі типті өткізгіштілікті кілттік каскат құрайды ( 3.19 суретті қара). VT₁ транзисторы  n-типті өткізгіштілік арналы; VT₂ - р-типті өткізгіштілік арналы болады. Бірге қосылған құйманға х кіріс сигналы беріледі,  КМДШ үшін бір

3.19 сурет         жоғары деңгеймен, ал нөл төменгі деңгеймен белгілену  

                           қабылданған.

Кернеу көзі Е оң полярлықты болса, 3-тен 15В дейін бола алады. КДМШ микросұлбалары үшін төменгі деңгейлі кернеу 0,001 В, ал жоғары деңгейлі кернеу іс жүзінде кернеу көзінің кернеуіне тең.

Кіріске жоғары деңгейлі кернеу берген кезде VT₁ транзисторы ашылады, ал VT₂  транзисторы жабылады.Шығыста төменгі деңгейлі кернеу тұрақталады. Кіріске төменгі деңгейлі кернеу берілген кезде VT₁ транзисторы жабық, ал VT₂ транзисторы ашық. Кернеу көзінен кернеу VT₂ ашық транзисторы арқылы каскат шығысына беріледі — бұл жоғары деңгейлі            

к ернеу. Сонымен, берілген кілттік каскат ЕМЕС  қисындық функциясын орындайды. 

КМДШ кілті және оның тиегіндегі интегралдық микросұлбалардың ең маңызды бір ерекшелігі — статистикалық режимдегі ток көзіне тұтынған ең аз қуатты  ТТЛ және ТТЛШ қисындық элементтерініңқуаттарымен салыстырғанда бірнеше

ретке аз болуы керек екенін атап көрсеткен

 3.20 сурет                           жөн. Бұл статистикалық режимде

транзисторлардың біреуі жабық болуына байланысты токтың кілт арқылы өтпеуімен түсіндіріледі.

Н ЕМЕСЕ – ЕМЕС қисындық элементінің КМДШ кілті тиегіндегі сұлбасы 3.20 суретте келтірілген. ЕГЕР екі кірісіне де төмен деңгейлі сигналдар берілсе, онда  VT₃ және VT₄ транзисторлары ашық, себебі олар  р-типті өткізгіштікке ие болады, ал VT₁ және VT₂ — жабық, себебі олар  n-типті өткізгіштікке ие болады.  Сонымен, шығыста жоғары деңгейлі сигнал (қисындық бір) алынады. Жоғары деңгейлі кернеуді кірістерді әйтеуір

3.21 сурет                                     біреуіне берген кезде сәйкес  VT₃ немесе

 

VT₄ транзисторлары жабылады, яғни олар арқылы ток жүрмейді,  ал VT₁ немесе VT₂  транзисторы сәйкес ашылады. Шығыста төменгі деңгейлі сигнал  (қисындық нөл) алынады. Берілген сұлбаның НЕМЕСЕ – ЕМЕС қисындық функциясын іске асыратыны көрініп тұр.

ЖӘНЕ – ЕМЕС базалық элементінің құрылымы НЕМЕСЕ – ЕМЕС элементінің құрылымына кері болады: р-типті арналармен транзисторлар параллель жалғанған, ал  п-типті арналармен тізбектей жалғанған  (3.21 суретті қара).  Берілген сұлба жұмысы НЕМЕСЕ – ЕМЕС элементі жұмысымен мүлдем бірдей, тек айырмашылығы, шығыста төменгі деңгейлі кернеу тек элементтің екі кірісіне де жоғарғы деңгейлі кернеу берген кезде ғана, ал қалған жағдайлардың бәрінде шығыста жоғарғы деңгейлі кернеу бола алады. Шығысында, x₁ және x₂  кірістеріне жоғарғы деңгейлі кернеу берген кездеVT₁ және VT₂  транзисторлары ашылады, ал VT₃ және VT₄  жабылады. Шығыста төменгі деңгейлі кернеу (қисындық нөл) алынады. Кірістердің әйтеуір біреуіне төменгі деңгейлі кернеу қосылса, VT₃ немесе VT₄ транзисторларына біреуі ашылады, ал оған сәйкес комплементарлы транзистор (VT₁ немесе VT₂) жабылады. Бұл жағдайда шығысқа сәйкес ашық транзистор арқылы ток көзі кернеуі беріледі. Шығыста жоғары жеңгейлі кернеу (қисындық бір) тұрақталынады.

 3.3 Комбинацияланған қисындық сұлбалар

 3.3.1 Комбинацияланған қисындық сұлбаларды синтездеу. 

Берілген есепті шешу үшін:

а)   берілген шындық кестесі бойынша дизьюктивті қалыпты түрдегі қисындық өрнекті жазу (ДҚТ);

б)  Карно карталарын пайдалана отырып, қисындық өрнектің қысқартылуын жүргізу;

в)   өрнекті базистердің біріне келтіру;

г)   қисындық элементтердегі электрлік сұлбаны құрастыру;

д)  сұлбаның кірістері мен шығысындағы сигналдардың уақыттың диаграммаларын тұрғызу.

Мысалы, берілген 3.1 кестесі бойынша сұлбаны синтездеу.

 

       3.1 кесте

X1	X2	X3	Y
0	0	0	1
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

 

а) Берілген ақиқат кестесі бойынша  (ДҚТ) қисындық өрнек мына түрде болады:

.

б) Карно картасы көмегімен ықшамдауды іске асыру (3.22 суретті қара) .

3.22 сурет

 

Торларды сәйкесінше минтермдермен (минтерм – мәліметтерді жинаудың барлық мүмкіндігінде тек қисындық 1 мәнін қабылдайтын айнымалы) толтырамыз. Көрші торлардың  контурын анықтаймыз.

 Контурларды анықтау ережелері төмендегідей:

1) контурдағы торлар саны 2ⁿ тең болуы керек;

2) контурлар тікбұрышты болулары керек;

3) контурға тек көрші торлар ғана кіре алады, яғни бір-бірінен айырмашылығы тең болатын торлар;

4) контурдағы барлық торлар 1 болуы керек;

5) контур ауданы ең үлкен болуы керек;

6) контурлар саны ең аз болуы керек;

7) контурлар қиылыса алады, яғни бір уақытта әртүрлі контурларға  жата алады.

Сонан соң көршілес торларды жабыстыру керек. Ықшамдалған функцияны есептеу. Ол мына түрде болады.

.                                                 (3.1)

( 3.1)  көрініп тұрғандай әрбір миниметр екі көбейткіштен тұрады.

(3.1) теңдеуде Морган теоремасы бойынша  ЖӘНЕ-ЕМЕС базисіне түрлендіреміз.

^(3.2)

(3.2) бойынша тұрғызылған ұстанымдық сұлба  3.23 суретте келтірілген.

3.23 суреттегі  сұлба  үшін  сигналдардың уақыт  диаграммалары 3.24 суретте келтірілген.

 

 

 

                        3.23 сурет