Двунаправленный ключ

ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика. Базовые элементы

Сравнительные характеристики серии логических микросхем

Элементы КМОП и ЭСЛ

серия	параметр	нагрузка	вид
отеч.	зарубеж.	Рпотр,мВт	tзд, нс	Епотр,мДж	Сн, пФ	Rн, кОм
	74L						базовые
155(133)						0,4
	74H					0,28
	74LS		9,5				Шотки
	74S					0,28
	74ALS	1,2		4,8			мод. Шотки
	74F					0,28
(~1530)	74AS	8,0(30)	1,75	14(55)	-	-	сверх быстр. Шотки
	74AC	0,025	3,5	0,009		0,2	КМОП с возм. ТТЛ
	74HC	0,025		0,025		0,2
	H4000	0,025		0,1			КМОП обыч.мод.

Для элементов КМОП потребление указывается для статического режима, что справедливо для низких частот переключения. При максимально возможных частотах переключения мощность потребления КМОП-микросхем достигает, а часто и превышает потребление других серий ТТЛ, ТСЛ на этих частотах. При расчете источника питания необходимо учитывать потребление мощности на максимальной рабочей частоте, что можно извлечь из справочника.

E_потр = P_потрt_зд =>если t_здуменьшить в nраз, то P_потр увеличится в 2ⁿраз.

X1

X2

X3

Y1

Y2

В исходном состоянии VT4 и VT5 открыты, VT1 – VT3 закрыты; на коллекторе VT4, а значит на Y2 низкий уровень. На коллекторах VT1 – VT3 и на выходе Y1 – высокий. При подаче высокого уровня на любой из входов x соответствующий транзистор открывается, потенциал его коллектора и выхода Y1 становится низким, VT4 и VT5 запираются за счет повышения напряжения на R_э, потенциал коллектора VT4 и выхода Y2 становится единичным. VD1 и VD2 предназначены для температурной компенсации VT4 и VT5.

U⁰ = -0,7 ÷ -0,95 ≈ -0,8

U¹ = -1,45 ÷ -1,95 ≈ -1,6

Достоинства: высокое быстродействие (1 нс) достигается тем, что транзисторы дифференциального каскада и другие не входят в режим насыщения, а также малой разницей между уровнем логического «0» и логической «1» (0,8В).

Недостатки: небольшая помехоустойчивость из-за малой разницы уровня «1» и «0». Для согласования микросхем различных видов логики используются микросхемы преобразования уровня.

Используются во входных высокочастотных каскадах.

Базовые элементы КМОП

Стандартный КМОП допускает использование U_п от 5В до 15В. Быстродействие изменяется в три раза, возрастает и мощность. Это позволяет непосредственно соединить схемы КМОП и ОУ.

+Uп

-Uп

y(x)

x(y)

V

n

p

m

Rпр

  1.5     0.5  

-6 -4 -2 0 2 4 6

При изменении входного сигнала сопротивление каналов транзистора с n и p каналом изменяется в противоположную сторону. Специальные схемные решения позволяют сделать эквивалентное сопротивление ключа независимым от величины и направления входного сигнала. Величина сопротивления канала ключа достигает единиц Ом. При отсутствии отпирающего напряжения на затворе сопротивление велико (десятки МОм), что равносильно разрыву цепи. Резистивный характер сопротивления канала позволяет использовать двунаправленные ключи не только для переключения логических сигналов, но и (в отличие от ТТЛ) для переключения аналоговых сигналов, а также для регулировки последних, используя ключ в этом случае в качестве переменного резистора, управляемого напряжением.

Дата добавления: 2014-01-04