Логические схемы на полевых транзисторах

Логические схемы на полевых транзисторах.

N – канальный транзистор с индуцируемым затвором.

Напряжение отпирания Vотп. зависит от технологии, материала, размеров кристалла транзистора. Р – канальный транзистор устроен так же, как и n – канальный, но проводимости полупроводников в нем заменены на противоположные, поэтому напряжения на электродах и направления токов у него противоположные. Полевые транзисторы с индуцированным затвором имеют ярко выраженные пороговые характеристики, поэтому они широко применяются в цифровых схемах. Комбинация обеих типов (p и n) транзисторов при изготовлении микросхем позволяет резко улучшить их характеристики: уменьшить потребляемую мощность при относительно высоком быстродействии. Преимуществом технологии является также то, что схемы содержат только р – канальные  и n – канальные транзисторы и соединительные проводники, что упрощает производство.

Такие схемы называются К-МОП.

К-МОП инвертор.

Статическая переходная характеристика дана при условии, что напряжение питания Vпит > 2 · Vотпир. Если Vвход = 0, то напряжение на затворе Т1 меньше порогового, поэтому Т1 закрыт. Напряжение затвор – исток Т2 больше порогового и транзистор Т2 открыт. Напряжение на выходе вентиля будет равно напряжению питания Vпит. Аналогично, если напряжение на  входе равно напряжению питания, на выходе вентиля напряжение будет равно нулю. Выходное сопротивление вентиля зависит от технологии, напряжения питания.

Уменьшение выходного сопротивления позволяет увеличить скорость заряда емкостной нагрузки вентиля и уменьшает его задержку переключения tзад.

Входной ток К – МОП вентиля очень мал, обычно меньше, чем ~ 1 мкА.

Коэффициент разветвления до 50.

Допустимое напряжение помехи – 30% от напряжения питания.

Задержка схемы зависит от напряжения питания для данной серии и уменьшается с его увеличением.

Ток потребления в статическом состоянии также очень мал. В спра­вочниках дается величина внутренней емкости, которая учитывает по­требление тока при переключении (перезарядка внутренних емкостей микросхемы и сквозной ток). Для вычисления тока микросхемы необ­ходимо перемножить частоту пере­ключения, данную емкость и напря­жение питания.

Напряжение питания может изменяться в широких пределах. Для серий 561, 1561 микросхемы могут работать при напряжении питания от +5 до +15В. Для серии 1554 гарантируются параметры схем при напряжении питания 5В и 3.5В.

Особенности применения.

1.  Свободные выводы в зависимости от реализуемой функции соединяются с общим проводом для реализации лог.0 или к шине питания для создания лог.1.

2.  Медленно меняющееся входное напряжение может привести к выходу микросхемы из строя из-за сквозного тока, протекающего через транзисторы вентиля. В справочниках указывается наименьшая длительность фронта переключения входного напряжения. Вентили с триггерами Шмидта на входе не имеют таких ограничений.

3.  Недопустимо попадание на выводы схемы потенциала выше Vпит., так как это может приводить к «защелкиванию транзистора». При этом в полупроводнике образуется паразитная p-n-p-n структура, как в тиристоре, что сопровождается большим током потребления. Возможен выход микросхемы из строя. Ток на входе от отрицательного источника ограничен 1 мА. Последние серии К-МОП схем, например серии 1554, менее чувствительны к этому эффекту.

4.  Между шинами питания и земляной шиной необходимо включать фильтровые конденсаторы 0.1 мкф на каждые 5 корпусов микросхем для серий 1561 и на каждый корпус для серии 1554.