Експлуатаційні характеристики КМОН-ключів

Для ІС КМОН характерні великі вхідні опори (»10¹² Ом), завдяки чому вхідні струми дуже малі. Тому вважаються, що КМОН ІС по входах керуються напругами. Друга особливість полягає в тому, що ключі в статичних режимах не споживають струм від джерела живлення. Тому і електричні параметри ІС мають свої особливості, які розглянемо більш детально.

Вхідний струм, як і для ТТЛ ІС, має два значення – І ⁰_ВХта І ¹_ВХ. Найбільший вплив на нього має захисна діодна ланка, але, незважаючи на це, його величина при нормальних експлуатаційних режимах не перевищує 0,05 мкА.

Величина вхідної напруги визначається рівнем логічної “ 1 ” та “ 0 ”, а також обмежується необхідними рівнями перешкодостійкості. Враховуючи, що для КМОН ІС напруга живлення може задаватись у межах 3…15 В, відповідно може змінюватися і рівень вхідної напруги. У той же час, недопустимо, щоб її величина перевищувала напругу джерела живлення Е більш ніж на 0,2 В (за винятком мікросхем-перетворювачів рівнів) і була меншою ніж -0,2 В. Таке обмеження обумовлене можливістю відкриття зворотного діодного мосту, що створений захисними колами. Необхідно також слідкувати, щоб тривалість фронтів вхідних імпульсів була обмеженою, адже протягом тривалості фронту обидва транзистори ключа будуть знаходитися в активному режимі, що призведе до появи значних прохідних струмів. З цієї ж причини недопустимо, щоб входи мікросхем залишались не приєднаними, оскільки потенціали, що можуть навестись на них, приведуть до аналогічного ефекту.

Вказані вимоги щодо вхідних напруг необхідно враховувати при побудові схем імпульсних генераторів, одновібраторів та інших схем, в яких вхідні напруги можуть змінюватись у широких межах.

Вихідна напруга, за аналогією з вхідною, може приймати значення U ¹_ВИХ та U ⁰_ВИХ. Вони відрізняються від нуля і напруги живлення при нормальних експлуатаційних умовах не більше ніж на 10 мВ у режимі холостого ходу мікросхеми. При навантаженні мікросхеми номінальним струмом рівні U ¹_ВИХ та U ⁰_ВИХ змінюються і відрізняються від логічних рівнів холостого ходу на 0,5…2,8 В.

КМОН ІС розробки 80-х і 90-х років здебільшого виготовляються з урахуванням необхідності узгодження їх за рівнями сигналів з ТТЛ ІС. Тому їх напруги живлення або мають фіксовані значення, або мають можливість встановлюватись у більш низькому діапазоні (наприклад, 1,5…6 В). До таких мікросхем відноситься, наприклад, НС-серія (Texas Instrument Co.).

Вихідні та вхідні рівні таких мікросхем пов’язані з напругою живлення досить жорсткими співвідношеннями, які зображені на діаграмі (рис. 2.27).

Параметри КМОН ІС визначаються такими напругами:

U ¹_{ВИХ.МІН} – мінімальна вихідна напруга високого рівня (для мікросхем з Е = 5 В U ¹_{ВИХ.МІН} = 4,9 В);

U ¹_ВХ.МІН – мінімальна вхідна напруга, яка гарантовано сприймається як логічна “ 1 ”;

U ⁰_{ВХ.МАКС} – максимальна вхідна напруга, яка гарантовано сприймається як логічний “ 0 ”;

U ⁰_{ВИХ.МАКС.} – максимальна вихідна напруга низького рівня (для мікросхем з Е = 5 В U ⁰_{ВИХ.МАКС} = 0,1 В).

Приведені параметри справедливі лише для КМОН, які керуються і керують мікросхемами тієї ж серії.

Виходячи зі вказаних граничних параметрів, можна сформулювати наступний висновок. Оскільки U ⁰_{ВХ.МАКС} = 1,5 В перевищує величину U ⁰_{ВИХ.МАКС} = 0,1 В на 1,4 В, то ця різниця представляє собою запас перешкодостійкості по постійному струму. Аналогічна картина має місце і при високому рівні вихідного сигналу.

Вихідний струм характеризує навантажувальну здатність ІС по постійному струму. Струм І ⁰_ВИХ є вхідним при відкритому n- канальному та закритому р- канальному транзисторах. Обидва струми для різних типів мікросхем відрізняються в десятки разів і, у той же час, залежать від напруги живлення ІС. Як приклад, нижче приведені величини вихідних струмів мікросхеми 561ЛА8, яка характеризується підвищеною навантажувальною здатністю:

I ⁰_вих = 0,12 мA; I ¹_вих = 0,22 мA при Е = 5 В;

I ⁰_вих = 0,25 мA; I ¹_вих = 0,55 мA при Е = 10 В.

Порівняння вхідних та вихідних струмів дозволяє зробити висновок, що такий параметр, як коефіцієнт розгалуження по виходу, для КМОН ІС має чисто умовне значення. У даному випадку він буде обмежуватись не співвідношенням між величинами вихідного та вхідного струмів, а скоріше допустимою ємністю навантаження.

Дата добавления: 2014-01-15