Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Цитович А.П. -> "Ядерная электроника" -> 55

Ядерная электроника - Цитович А.П.

Цитович А.П. Ядерная электроника — М.: Энергоиздат, 1984. — 408 c.
Скачать (прямая ссылка): yadernayaelektronika1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 166 >> Следующая


Микромощные цифровые устройства получили широкое распространение в вычислительной технике, их применяют в калькулято-

133
pax, устройствах памяти и т. д. Некоторые из них используют в ,ядерной электронике.

Интегральные схемы на полевых структурах. В полевых транзисторах ток в приповерхностном слое полупроводника изменяется из-за влияния поперечного электрического поля на проводимость канала. В интегральных схемах применяют в основном транзисторы двух типов: с оксидной изоляцией, образующие структуру металл — окисел — полупроводник (МОП), и с комбинированной нитридно-оксидной изоляцией (МНОП). Последние в основном применяют в устройствах памяти (см. § 3.9). На МОП-транзисторах создают логические элементы и большие интегральные схемы. Эти транзисторы бывают со встроенным легированным или индуцированным каналом. По типу проводимости их подразделяют на транзисторы с каналами р- и я-типов. В отличие от биполярных МОП-транзисторы управляются не током, а напряжением. Они имеют очень большое входное сопротивление (1014—IO15 Ом) и сравнительно небольшое (400 Ом) выходное сопротивление, т. е. в известной степени являются аналогами электронных ламп. Эти особенности полевых транзисторов обеспечивают у логических элементов высокий коэффициент разветвления по выходу, что упрощает конструирование сложных схем.

Важными преимуществами обладают полевые КМОП (комплементарные)-структуры, выполненные на транзисторах разного типа проводимости. Они практически не потребляют энергию 'в статическом режиме; на них создаются различные микромощные цифровые устройства. Рассмотрим схему простейшего инвертора на КМОП-структуре (рис. 3.18,а). Он состоит из двух последовательно включенных транзисторов разной проводимости; транзистор Гір-типа; транзистор Т2п-ткпа. Входной сигнал подается на соединенные 'вместе затворы транзисторов. Напомним, что транзистор p-типа проводит при отрицательном, а транзистор п-типа — при положительном напряжении на затворе относительно истока. Поэтому, если Ubx = 0, насыщен Ti, a T2 — заперт и на выходе Uвых Ел, если же Ubx = Eu, то проводит T2 и заперт Tl, при этом Ubux = O. Схема выполняет функцию HE. Отличительная особен-

Рис. 3.18. Логические элементы на КМОП-структуре: а—инверюр; б— схема ИЛИ—HE

134
ность ее схемы в том, что в статическом состоянии как при логическом 0 (Ubx = O)j так и при логической I (Ubx=Eu) на входе один из транзисторов заперт и, следовательно, через схему протекает только ток утечки. В то же время в динамическом режиме разряд емкости нагрузки Ch всегда происходит через открытый транзистор, благодаря чему улучшается быстродействие схемы.

В более сложных логических элементах используют разные сочетания последовательно и параллельно включенных пар транзисторов разной проводимости. На рис. 3.18,6 приведена схема ИЛИ — HE. В ней транзисторы Ti и T4 п-типа, и Ti p-типа. Если на обоих входах напряжение равно 0 (Xi = O, X2=O), то проводят Tz и Ti и заперты Ti и T2.. При этом на выходе напряжение близко к ^1n(F==I). При подаче положительного напряжения En на один из входов (X1 = I, X2 = O) закрывается T4 и открывается Ti. Нетрудно увидеть, что при этом выход схемы отсоединяется от шины питания и соединяется с шиной земли. Поэтому напряжение на выходе падает и делается равным 0 (Y= = 0). Точно так же при Xi=O и X2=I и при Xi = I и X2=I на выходе F=O. Следовательно, схема выполняет функцию ИЛИ — HE, У=Хі+Х2. В этой схеме, так же, как и в ранее рассмотренном инверторе, в стационарном состоянии ток не потребляется и во время переключения нагрузочная емкость перезаряжается достаточно быстро через открытый транзистор р- или /г-типа. Во время работы в динамическом режиме схемы на КОМП-структурах потребляют ток при перезарядке паразитных нагрузочных емкостей, а также в короткие интервалы времени, во время смены состояний, когда проводят оба транзистора. Последнее обстоятельство накладывает ограничения на время нарастания и спада входных сигналов. Потребляемая мощность растет с повышением частоты переключений; однако она значительно меньше, чем у самых экономичных ТТЛ-элементов. Интегральные схемы на КМОП-транзисторах имеют умеренное быстродействие (1—2 МГц), однако малое потребление тока и большие технологические возможности, позволяющие размещать до нескольких тысяч элементов на кристалле, способствуют их широкому распространению.

Интегральная инжекционная логика, называемая сокращенно ИИЛ или И2Л, также отличается очень малым потреблением энергии. В ее основе лежат биполярные активные элементы. Уменьшения рассеиваемой мощности здесь достигают инжекционным питанием в область базы транзистора. Для этого применяют активные генераторы тока, выполненные на р—п—р-транзисторах. И2Л имеет достаточно высокое быстродействие и используется для создания больших интегральных схем устройств памяти и микропроцессоров.

§ 3.3. ЗАПОМИНАЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ТРИГГЕРЫ)

3.3.1. ТРИГГЕР И ЕГО РАБОТА В ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВАХ

В цифровых устройствах запоминающие элементы служат для хранения логической переменной 0 и I. В большинстве случаев эту задачу выполняют бистабильные элементы — триггеры. Одному их состоянию приписывается значение 0, второму—I. В отличие от
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 166 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed