Элементы структуры КМОП

September 8, 2012 by admin Комментировать »

   В логическом элементе (рис. 5), выполняющем функцию И-НЕ, работают комплементарные полевые транзисторы. Транзисторы с каналом р-типа (VT1, VT2) подключены к положительному проводнику источника питания, а с каналом N-типа (ѴТЗ, ѴТ4) соединены последовательно. Передаточная характеристика элемента приведена на рис. 6. При входном напряжении 2 В и менее транзисторы VT1 и ѴТ2 открыты, так как напряжение на участках затвор — исток (при напряжении питания 9 В) составляет не менее 7 В.

   

   Рис. 5. Схема базового КМОП 2И-НЕ , элемента

   

   Рис. 6. Передаточная характеристи ка элемента КМОП 2И-НЕ

   Напряжение на таких же участках транзисторов ѴТЗ и ѴТ4 оказывается недостаточным для их открывания, поэтому на выходе элемента будет напряжение, почти равное напряжению питания, т. е. около 9 В (рис. 4, точка а). По мере увеличения входного ‘напряжения транзисторы ѴТЗ, ѴТ4 начинают открываться, a VT1, ѴТ2 закрываться. На участке а—б этот процесс происходит сравнительно плавно, на участке б—в он ускоряется, в результате чего крутизна передаточной характеристики резко возрастает и по коэффициенту усиления соответствует 20 … 26 дБ. В точке в транзисторы VT1 и ѴТ2 почти полностью закрыты, a ѴТЗ и ѴТ4 открыты. Выходное напряжение в этом случае невелико и при увеличении входного напряжения до напряжения источника питания оно стремится к нулю.

   КМОП-элементы относятся к наиболее простым, экономичным, они хорошо работают при различных напряжениях питания и имеют самый протяженый участок передаточной характеристики по выходу (3…5В). Они обладают большим входным сопротивлением (единицы мегаом) в широком диапазоне частот и высокой линейностью передаточной характеристики. Середина линейного участка характеристики не соответствует половине зіначения напряжения питания, потому что для открывания р-канальных транзисторов (VT1, ѴТ2) требуется большее напряжение, чем для открывания «-канальных (ѴТЗ, ѴТ4). К недостаткам таких элементов следует отнести сравнительно большое выходное напряжение сопротивления (единицы килоом),

   Использование логических элементов цифровых микросхем в различных устройствах для работы с аналоговыми сигналами возможно лишь в случае, если их рабочая точка находится на линейном участке передаточной характеристики или вблизи нее. Именно там они способны реагировать на малые изменения входного сигнала и даже усиливать его. Так, на линейном участке передаточной характеристики элемент ТТЛ эквивалентен усилителю с коэффициентом усиления 10…12 (примерно 20 дБ), элемент ЭСЛ—усилителю с коэффициентом усиления 3…4 (примерно 10 дБ), элемент КМОП — усилителю с коэффициентом усиления 10 … 20 (20 … 26 дБ).

   Для вывода логического элемента на требуемую рабочую точку (линейный или другой участок и характеристики) применяют разіные способы. Один из них [3] основан на включении «а входе элемента ТТЛ резистора (рис. 7,а).

   

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты