Инверторы КМОП с тремя выходными состояниями

Такие инверторы имеют дополнительные ключевые транзисторы, управление которыми осуществляется по независимой цепи ЕО. Если оба этих ключа открыты, инвертор

а	ЕО	F
		Z Z

действует подобно обычному. Когда ключи закрыты, питание прекращается и выходной вывод приобретает очень большое сопротивление по отношению к обеим шинам питания (пример К561 ЛН1). Если к выходу подсоединить конденсатор, то при третьем состоянии разряд конденсатора будет продолжительным вследствие высоких сопротивлений входа и выхода транзисторов. Это свойство используется для построения ОЗУ, ждущих мультивибраторов, реле времени с большой выдержкой.

Двунаправленный ключ.

Эта специфический узел, состоящий из КМОП – транзисторов и не имеет функциональных аналогов среди микросхем других видов логики.

Ключ состоит из двух МОП транзисторов с каналами разных типов проводимости. Истоки и стоки обоих приборов соединены между собой и выведены наружу. Управление осуществляется двумя взаимоинверсными сигналами V и , которые поступают на затворы транзисторов от управляющего инвертора.

При V = транзисторы и ключе открыты.

При V = - , - заперты.

условное изображение

Проводящие каналы обоих транзисторов имеют сопротивление 20 – 500 Ом, носит активный характер, а линейно в рабочем диапазоне входных напряжений, и обладают двуобгонной проводимостью. По этим причинам двунаправленные ключи используют для коммутации как дискретных так и аналоговых сигналов. В закрытом состоянии сопротивление между выводами x и y составляет Ом.

Логические элементы КМОП.

На основе инверторов КМОП реализуются многие функциональные логические схемы. Для реализации логических элементов И – НЕ в положительной логике транзисторы с n- каналом включаются последовательно друг с другом, с р- каналом параллельно, а для операции ИЛИ – НЕ наоборот.

Принципиальная схема логического Принципиальная схема логического

элемента 2И - НЕ элемента 2ИЛИ - НЕ

Для И – НЕ при a = b = 1 оба n- канальных транзистора открыты, а для р- канальные заперты, на выходе y = 0. Если хотя бы один входной сигнал равен 0, то один из р- транзисторов откроется, а спаренный с ним n- канальный транзистор закроется и y = 1.

Аналогично для элемента ИЛИ – НЕ, когда a = b = 0 оба р- канальных транзистора открыты, а n- канальные закрыты.

На выходе . Если хотя бы на один вход a или b или оба сразу поступает , соответствующий n- канальный открывается, парный р- канальный закроется и на выходе .

Логические элементы КМОП с большим числом входов организованы подобным образом.

Практические рекомендации.

1. Затвор и подложка МОП транзистора, разделенные диэлектриком образуют конденсатор (С = 5 пФ). Электрическая прочность не превышает 150 – 200 В. На теле человека и на оборудовании за счет электризации могут возникать заряды статического электричества в несколько киловольт.

Для защиты транзисторов от повреждения высоким напряжением каждый вход ИС КМОВ снабжают диодно защитной цепью.

R = 0,5 – 1,5 кОм

В зависимости от значения и полярности перегрузочного напряжения диоды либо проводят в прямом направлении В, либо находятся в режиме лавинного пробоя, который наступает при обратном напряжении 30 – 35 В. Лавинный пробой диодов имеет обратимый характер и на работоспособности ИС не отражается.

В нормальных условиях, когда амплитуда входного напряжения не выходит за пределы – 0,7 В В отпирания входных диодов не происходит.

Предельный допустимый ток охранных диодов мА ( мА).

Если на вход поступают большие напряжения, то на вход подключают дополнительный ограничивающий резистор для ограничения тока через диоды (до 1 – 2 мА)

.

1. При работе ИС на большую емкостную нагрузку (С > 500 пФ) для защиты выходных транзисторов и выходу добавляется ограничивающий резистор.
2. Входы КМОП микросхем (в отличие от ТТЛ) недопустимо оставлять свободными на не подсоединенных входах могут возникнут непредсказуемые напряжения за счет наводок и связей через паразитные ёмкости.
3. Микросхемы КМОП при В допускают короткие замыкания выхода с шины питания или общей шиной.
4. Для создания уровней логических “1” и “0” входы непосредственно соединяют с шинами питания и общей шиной соответственно.
5. Для согласования выходных уровней КМОП структур со входами ТТЛ схем применяются ИСК561ЛН2 и К561ПУ4. ЛН2 содержит 6 инверторов, а ПУ4 6 повторителей с повышенной нагрузочной способностью по току.

Для согласования выхода ТТЛ со входом КМОП при питании последних повышенным напряжением >5 В применяют ИС К561ПУ7, ПУ8, содержащих по шесть преобразователей уровня. ПУ8 выполняет эту операцию без инверсии, а ПУ7 с инверсией.

Дата добавления: 2015-06-26