Структури базових логічних елементів, страница 14

це не реальна мікросхема, а спосіб з’єднання елементів.

Для забезпечення Y=1, необхідно, щоб y₁ = y₂ = 1, тобто

 Y = y₁ & y₂. Враховуючи, що

                               

знаходимо:

                                   ( 2.19)

Використовуючи до (2.19) теорему де-Моргана, одержуємо закінчену формулу:

з якої витікає, що “монтажне” з’єднання елементів з відкритим колектором функціонує подібно логічному елементу I-АБО-НІ.

 При використанні “монтажної” логіки необхідно слідкувати, щоб рівні логічної одиниці U¹_ВИХ і нуля U⁰_ВИХ не виходили за межі використовуємих стандартних елементів. Так як ці рівні залежать від E,  та R то величина останнього не може бути довільною. Опір R впливає також на величину потужності, що виділяється на вихідному резисторі, на величину затримки в схемі, на навантажувальну здібність. Тому величину R вибирають в обмеженому діапазоні опорів, мінімальне і максимальне значення яких знаходиться з допомогою формул:

                       R_МІН = (Е – U⁰_ВИХ)/( I⁰_ВИХ - К_ВИХ×I⁰_ВХ);

                       R_МАКС = (Е – U¹_ВИХ)/( К_ВИХ×I¹_ВИХ - К_ВХ×I¹_ВХ),

де       К_ВИХ – кількість об’єднаних виходів;

К_ВХ – кількість підключених входів.

Розрахункові параметри можна взяти з табл. 2.3.

Конкретне значення R вибирається з умови необхідної швидкодії та споживаємої потужності.

                2.3.3. Мікросхеми КМОН структури

10.Інвертор КМОН. Мікросхеми КМОН використовують в якості базового логічного елемента інвертор, повна еквівалентна схема якого приведена на рис. 2.21. Безпосередньо функцію інвертора, аналогічну рис. 2.11 виконують транзистори VT1 та VT2. В кожному з станів інвертора один з транзисторів закритий, і прохідний струм практично рівняється нулю. Тому U¹_ВИХ » E; U⁰_ВИХ » 0. Споживаєма потужність також практично рівна нулю, так як вхідний опір послідуючої мікросхеми, як навантаження інвертора, визначається величиною 10¹²-10¹⁴ Ом. Характерною особливістю КМОН інверторів якляється виключно висока температурна стабільність. Коливання температури в межах -55–+125°С приводять до зміни окремих параметрів ключа не більш ніж на 5% . В той же час вказані зміни температури приводять до зміни параметрів ТТЛ більш ніж на 40%.[6]

Суттєвий недолік КМОН інверторів полягіє в їх надзвичайній “чутливості” до статичної електрики. Фізично це явище пояснюється тим, що затвор розміщується на дуже тонкому шарі діелектрика (товшина біля 1мкм), який одночасно являється ізоля-ційним матеріалом в паразитній

                 Рис.2.21.                                ємності С (рис. 2.21) між затвором та підкладкою. Дуже мала ємність конденсатора (С=2-15пф в залежності від серії) приводить навіть при невеликих накопичуваємих зарядах, яким нікуди стікати, до високих пробивних напруг. Діоди на вході та виході ключа призначені для захисту інвертора. Діоди VD1-VD3 захищають ізоляцію затвору від пробою. Діод VD1 (лавинного типу) має пробивну напругу 25 В, а VD2 і VD3 – 50 В. Послідовний резистор R=200 Ом – 2к. не допускає швидких змін напруги на конденсаторі С, захищаючи тим самим попередній каскад від імпульсних навантажень. Діоди VD4-VD6 захищають вихід інвертора від можливого пробою. Діод VD4 має пробивну напругу 50 В, VD5 – 25 В. Діод VD6 захищає ключ від можливої зміни полярної напруги.

Охоронні діоди VD2, VD3 разом з діодами VD4, VD5 створюють діодний міст, в діагоналі якого знаходиться джерело живлення. Всі діоди будуть знаходитися в закритому стані до того часу, пока напруга між виходом та входом не перестане задовільняти умові:

                   - 0.7 В £ U_вх £ + 0.7 В                                                   (2.20)

Якщо вхідна напруга виходить за межі, визначені (2.20), то при низькому опорі джерела живлення струм через охоронні діоди може стати більшим максимально допустимого І_МАКС.Д=10 mA, що приведе до їх вигорання. Тому реально використовується обмеження величини струму на рівні 1 - 2 mA, що забезпечується установкою зовнішнього резистора R_З. При цьому зросте постійна часу заряду вхідного конденсатора t = (R₃+R)C, яка впливає на швидкість перемикання ключа.