Реферат: Проектирование сложных логических структур на МДП-транзисторах
Основные принципы построения логических схем статического действия на МДП-транзисторах одной структуры во много соответствуют принципам построения транзисторных логических схем с непосредственными связями (DCTL). Так, для построения многовходового вентиля ИЛИ-НЕ к одному нагрузочному МДП-транзистору подключаются стоки m-логических транзисторов, а их истоки – к общей шине (рис. 10). На рис. 10,а приведена схема вентильного элемента ИЛИ-НЕ на два входа, содержащая один нагрузочный транзистор и два логических. Ограничение параметра mили (коэффициент объединения но входу) такой схемы определяется снижением уровня логической 1 на входе за счет падения напряжения на нагрузке от суммарного тока утечки I0 цепи сток-исток всех m входных МДП-транзисторов. Поскольку ток I0 МДП-транзисторов достаточно мал, то параметр m логической схемы может достигать 10 и выше.
Обладая сверхвысоким входным сопротивлением по затвору, МДП-транзистор обеспечивает построение ЛЭ с очень высокой нагрузочной способностью (п > 20). Нагрузочная способность МДП-ИМС n-типа ограничивается лишь снижением быстродействия с ростом числа нагрузок, так как увеличивается постоянная времени заряда паразитной емкости нагрузки Сн током, протекающим через нагрузочный МДП-транзистор.
Интегральная технология МДП-структур позволяет использовать последовательное (ярусное) включение МДП-транзисторов, когда в цепь между нагрузкой и общей шиной включен не один, а два, три или четыре МДП-транзистора по схеме И. В этом случае исток нижнего логического МДП-транзистора подключается к общей шине, а его сток к истоку вышестоящего и т. д. Путь току через нагрузку к общей шине открывается лишь в том случае, если будут открыты МДП-транзисторы всех ярусов.
 |
?? ???. ?, ? ???????????? ????? ?-?? ? ???-?? ????? ??????? ??????????? ??????????? n, ?? ???????? mи ??????????? ???????? ?????????
(?????? mИ
4). ??? ??????????? ???, ??? ??? ?????????? ????? ?????? ????? ? ????????? ???-??????????? ? ????? ??????? ?????????, ??? ? ?????? ???-??, ??? ?????????? ??????????? ?????????? ????????????? ??????????????? ?????????? ????????????. ????? ????, ??????? ????????? ???????????? ????????? ????????? ? ??????? ??????? ?????????? ???-??? n-????. ?????? ? ??? ??????? ????????? ????????? ????????? ??, ?????????? ??????? ?????????, ??? ??????????, ??? ?????????? ??????? ?????????????? ?????. |
На рис. приводятся варианты n-канальных МДП-ИМС, выполняющих двухступенчатые логические функции типа И-ИЛИ-НЕ. Эти ИМС за счет ярусного и параллельного включения транзисторов имеют только одну ступень задержки тср на преобразование информации, что соответствует биполярным элементам одноступенчатой логики.
Таким образом, за счет гибкости проектирования сложных логических структур на МДП-транзисторах обеспечивается более высокое функциональное быстродействие по сравнению с ЛЭ на биполярных транзисторах.
С ростом степени интеграции транзисторов в МДП-ИМС встал вопрос о снижении потребляемой мощности на вентиль, которая у МДП-ИМС на транзисторах n-типа довольно значительная (1... 10 мВт/вентиль). Снижение мощности за счет увеличения сопротивлений МДП-транзисторов в цепях нагрузки приводит к снижению быстродействия (до 50... 100 кГц) и сужает область применения МДП-БИС. Значительное уменьшение потребляемой мощности при высоком быстродействии достигается в ИМС на дополняющих (комплементарных) МДП-транзисторах.
Литература
1. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. М.: Мир, 2001. - 379 с.
2. Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций. М.: ИНТУИТ.РУ, 2003. - 440 с.
3. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учеб. пособие для ВТУЗов. СПб.: Политехника, 2006. - 885 с.
4. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. М.: Высш. шк., 2001. - 526 с.
5. Букреев И.Н., Горячев В.И., Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М.: Радио и связь, 2000. - 416 с.
6. Соломатин Н.М. Логические элементы ЭВМ. М.: Высш. шк., 2000. – 160 с.