|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Компьютеры, Программирование Компьютеры и периферийные устройства
Логические элементы на дополняющих МДП-транзисторах. Особенности логических элементов, реализуемых в составе БИС |
Крючки с поводками Mikado SSH Fudo "SB Chinu", №4BN, поводок 0,22 мм. 
Брелок LED "Лампочка" классическая. 
Ночник-проектор "Звездное небо, планеты", черный. БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ КАФЕДРА РЭС РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: «Логические элементы на дополняющих МДП-транзисторах. Особенности логических элементов, реализуемых в составе БИС» МИНСК, 2009 Логические элементы на дополняющих МДП-транзисторах Начиная с середины 80-х годов прошлого столетия, прогресс в создании комплементарных МДП-схем (КМДП-схем) позволил значительно улучшить их характеристики такие как высокое быстродействие и малую потребляемую мощность, совместимость с семейством L-ИМС. КМДП-логика является одновременно наиболее подходящей и самой простой для создания логических схем. В настоящее время КМДП-схемы (КМОП-схемы) составляют подавляющую часть мирового рынка ИМС. В большинстве новых СБИС типа микропроцессоров и блоков памяти использована КМДП-технология. Основные свойства ЛЭ на дополняющих МДП-транзисторах (КМДП-ИМС), выгодно отличающие их от ИМС на МДП-транзисторах -типа: 1.малая потребляемая мощность в статическом режиме (микроватты); 2.высокое быстродействие; 3.высокая помехоустойчивость за счет большого перепада уровней сигналов логических 1 (3. 5. 5.0 В) и 0 (0. 1.5 В); 4.новые логические возможности за счет взаимодополняющих структур; 5.высокая нагрузочная способность ( &g ;20). Логические КМДП-элементы отличаются тем, что для каждого логического входа необходимо применять транзистор -типа и связанный с ним по затвору транзистор р-типа. На основе КМДП могут быть построены элементы ИЛИ-НЕ положительной логики при параллельном включении транзисторов -типа и последовательном включении транзисторов р-типа и элементы ИЛИ-НЕ отрицательной логики при параллельном включении транзисторов р-типа и последовательном включении транзисторов -типа. Для построения элемента ИЛИ-НЕ на m входов потребуется последовательное (ярусное) включение m транзисторов р-типа и параллельное включение m транзисторов -типа (положительная логика). Обычно коэффициент объединения по входу m4. Соответственно для выполнения элемента И-НЕ на m входов потребуется ярусное включение m транзисторов -типа и параллельное включение m транзисторов р-типа (положительная логика). На рис. 1 приведены двухвходовые элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ положительной логики на KMДП. Рассмотрим подробнее работу элемента ИЛИ-НЕ. При поступлении на вход логической 1 (напряжение, близкое к U) открывается транзистор -типа, а связанный с ним по затвору транзистор р-типа запирается. На выходе формируется уровень логического 0, близкий к потенциалу общей шины. Когда на входы и Х2 поданы одинаковые уровни логического 0, то оба транзистора -типа запираются и отпираются оба транзистора р-типа, что приводит к формированию на выходе уровня логической 1, близкою к U. Так как в состоянии Y=0 открыт транзистор -типа, а в состоянии Y=l открыты транзисторы р-типа, то перезаряд емкости нагрузки всегда осуществляется через открытый МДП-транзистор. Сравнивая схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ следует отметить их различные характеристики. При одной и той же площади кремниевого кристалла, транзистор с каналом -типа имеет меньшее сопротивление в «открытом» состоянии, чем транзистор с каналом р-типа.
Поэтому у последовательно включенных k транзисторов с -каналом сопротивление в «открытом» состоянии меньше, чем у k транзисторов с р-каналом. В результате быстродействие схемы И-НЕ с k входами обычно выше и предпочтительнее, чем у k-входовой схемы ИЛИ-НЕ, и поэтому схемы И-НЕ предпочтительнее. КМДП-схемы с числом входов больше двух можно очевидным способом получить путем последовательно-параллельного расширения схем, представленных на рис.2. В принципе можно создавать КМДП-схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ с очень большим числом входов. Однако на практике сопротивление последовательно включенных «открытых» транзисторов обычно ограничивает коэффициент объединения по входу (число входов, которые может иметь вентиль в конкретном логическом семействе) у КМДП-схем числом 4 для вентилей ИЛИ-НЕ, и числом 6 для вентилей И-НЕ. В КМДП-схемах при любой комбинации входных сигналов выход никогда не бывает соединен одновременно с шиной питания и с землей; в этом случае напряжение на выходе было бы где-то посередине между низким и высоким уровнями (между 0 и 1) и не соответствовало бы ни одному из логических уровней, а выходная цепь потребляла бы чрезмерно большую мощность из-за малого сопротивления между шиной питания и землей. Поскольку в статическом состоянии транзисторы - и р-типов не могут быть открыты одновременно, статическая мощность равна напряжению источника питания, умноженному на ток утечки закрытого прибора. Эта мощность составляет 0, 1 . 1 мкВт/вентиль. Динамическая мощность КМДП-БИС значительно больше, но это имеет место лишь при перезарядке паразитных емкостей нагрузки во время действия фронта импульса. Динамическая мощность ИМС может быть определена как: где Сн – емкость нагрузки; fp – рабочая частота; U – напряжение источника питания; Для снижения динамической мощности необходимо уменьшать паразитные емкости затворов в составе БИС, то есть переходить на субмикронные размеры МДП-транзисторов. Поскольку пороговое напряжение р-канального прибора Uop выше, чем у -канального , напряжение питания должно быть выше Uop. В этом случае обеспечивается высокая помехоустойчивость ЛЭ и хорошее быстродействие. Типовые значения мощности, потребляемой в динамическом режиме отдельными КМД-ИМС при различных частотах, находятся в пределах: 50. . .100 мкВт/вентиль при fp=100 кГц; 200. . .400 мкВт/вентиль при fp=400 кГц; 500. 1000 мкВт/вентиль при fp=l МГц; В составе БИС эти значения уменьшаются еще на один-два порядка. Указанные значения мощности в 5 1О раз ниже, чем у вентилей, выполненных на основе МДП-транзисторов одной структуры. Построение ЛЭ на основе КМДП отличается высокой гибкостью. Например, на четырех транзисторах р-типа и четырех транзисторах -типа путем изменения схемы соединения могут быть получены девять видов элементов, выполняющих различные логические функции. Наряду с технологическими трудностями сравнительно большое число компонентов на функцию создает дополнительные ограничения для создания КМДП-БИС по сравнению с МДП-БИС -типа. Однако сверхмалая мощность КМДП-ИИС и высокое быстродействие обеспечили широкое применение ИМС сверхвысокой степени интеграции (БИС и СБИС) на комплементарных МДП-структурах.
Неинвертирующие вентили В КМДП-логике и в большинстве других логических семейств простейшими являются схемы инверторов, а следом за ними идут элементы И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Обычно невозможно создать неинвертирующий вентиль с меньшим числом транзисторов, чем в простом инверторе. Неинвертирующий КМДП-буфер, а также логические схемы И и ИЛИ получаются в результате подключения инвертора к выходу соответствующего инвертирующего элемента. Реализованные таким образом неинвертирующий буфер и логический элемент И показаны на рис. 2, в и рис. 3, г соответственно. Комбинация схемы, приведенной на рис. 1,а с инвертором даст логический элемент ИЛИ. Логические элементы с вентильным и блокирующим КМДП- транзисторамиЛЭ этой разновидности построены с учетом положительных вентильных свойств МДП-транзисторов. В каждом двуxвxoдoвoм ЛЭ с вентильным и блокирующим КМДП-транзисторами (КМДП с ВБ) имеется один собственно вентилирующий МДП-транзистор -типа (или р-типа) и связанный с ним по затвору второй, блокирующий МДП-транзистор р-типа ( -типа). Объединенные затворы вентильного и блокирующего транзисторов (ВТ и БТ) во всех случаях являются одним из логических входов ЛЭ, сток ВТ — вторым логическим входом, а объединенные истоки ВТ и БТ — выходом ЛЭ. Роль ВТ может выполнять транзистор - или р-типа, а БТ может быть подключен своим стоком либо к источнику питания, либо к общему проводу. Во всех вариантах включения ВТ и БТ выполняется функция И с запретом (НЕ, И) с инверсией или без инверсии по выходу. На рис. 4 показаны четыре возможных варианта включения ВТ и БТ. В дальнейшем будем рассматривать логические схемы и устройства, работающие в положительной логике, так как ЛЭ отрицательной логики работают аналогично. На рис. 4, а показана схема ЛЭ, выполняющего функцию НЕ, И-НЕ, где в качестве ВТ использован транзистор -типа, а в качестве БТ – транзистор р-типа, подключаемый к источнику U. В схеме ЛЭ, выполняющего функцию НЕ, И (рис. 4, б), в качестве ВТ использован транзистор р-типа, а в качестве БТ — транзистор -типа, подключаемый к общей шине. Кратко проанализируем его работу. При сочетании сигналов =l, X2=1 будет открыт БТ и на выходе Y потенциал общей шины (Y=0). При сочетании сигналов =0, вновь открыт БТ и Y=0. При сочетании сигналов , X2=0 открыт уже ВТ, но гак как , то на выходе Y будет потенциал общей шины (Y=0). Лишь при сочетании сигналов , X2=0 вентильный транзистор р-типа будет открыт и передаст на выход Y сигнал (Y=1). (Работу схем в,г предлагается рассмотреть самостоятельно). Особенностью ЛЭ на КМДП с ВБ является то, что при закрытом ВТ выход элемента надежно подключается через открытый БТ либо к источнику питания U, либо к общей шине, что обеспечивает высокую помехоустойчивость рассматриваемых ИМС, как это имеет место у традиционных КМДП-ИМС. Большие функциональные возможности открываются при проектировании цифровых устройств при совместном применении ИМС на КМДП с ВБ, выполняющих функции НЕ, И и НЕ, И-НЕ с КМДП-ИМС, выполняющих функции И-НЕ и ИЛИ-НЕ. На рис. 5 приведена схема ЛЭ, выполняющего функцию 4И-НЕ, причем два входа этой схемы являются инверсными, что обеспечивается за счет подключения двух схем НЕ, И на КМДП с ВБ к традиционной двухвходовой схеме И-HE.
Рисунок 11 Логические элементы И-НЕ с простым а) и сложным б) инвертором 3.2.1 ТТЛ элемент И-НЕ с простым инвертором В состав такого элемента входит многоэмиттерный транзистор VT1 (рисунок 11,а), осуществляющий логическую операцию И и транзистор VT2, реализующий операцию НЕ. Многоэмиттерный транзистор (МЭТ) является основой ТТЛ. При наличии на входах схемы т.е. эмиттерах МЭТ сигнала U0=UКЭ.нас эмиттерные переходы смещены в прямом направлении и через VT1 протекает значительный базовый ток IБ1=(E–UБЭ.нас–UКЭ.нас)/RБ, достаточный для того, чтобы транзистор находился в режиме насыщения. При этом напряжение коллектор-эмиттер VT1 UКЭ.нас=0,2 В. Напряжение на базе транзистора VT2, равное U0+UКЭ.нас=2UКЭ.нас<UБЭ.нас и транзистор VT2 закрыт. Напряжение на выходе схемы соответствует уровню логической «1». В таком состоянии схема будет находиться, пока хотя бы на одном из входов сигнал равен U0. Если входное напряжение повышать от уровня U0 на всех входах одновременно, или на одном из входов при условии, что на остальные входы подан сигнал логической «1», то входное напряжение на базе повышается и при Uб=Uвх+UКЭ.нас=UБЭ.нас и транзистор VT2 откроется
1. Моделирование распределения потенциала в МДП-структуре
2. Моделирование распределения потенциала в МДП-структуре
3. Элементы ИМС на МДП-транзисторах и КМОП-транзисторах
4. Общие виды работ, выполняемых на воздушных судах
5. Структура организации материи
9. Структура транспорта в Европе
10. Аппарат государственной власти и его структура
11. Нормы права. Структура норм права
12. Структура государственных органов США по Конституции 1787 года
13. Двухпалатная структура Федерального Собрания
15. Понятие и структура компетенции местного самоуправления
16. Структура налоговых органов РФ права, обязанности и функции
Корзина "Плетенка" с крышкой, 35х29х22,5 сантиметров, бежевая. 
Чайник "Birds", 1050 мл. 
Кухня для кукольного домика "Конфетти". 17. Структура налоговых органов Российской Федерации
18. Цели, задачи и структура Федерального закона № 122-ФЗ
20. Структура правоотношения. Классификация правоотношений: критерии и виды
21. Ключи для оксфордской рабочей тетради (Upper-Intermediate)
25. Проблематика и структура пьесы Б. Шоу "Пигмалион"
26. Бальзак: структура и основные идеи "Человеческой комедии"
27. Сравнительное описание слоговых структур английского и каракалпакского языков
28. Интернет: административное устройство и структура глобальной сети
29. Глобальные гипертекстовые структуры: WWW
32. Формирование структуры электронного учебника и решение задач на ней
Бумага туалетная "Classic (Вейро)", 24 рулона, 17 метров x 9.5 см. 
Рюкзак для средней школы "Райдер", 46x34x18 см. 
Глобус «Двойная карта» диаметром 210 мм, с подсветкой. 33. Программа сложной структуры с использованием меню
34. Структуры данных: бинарное упорядоченное несбалансированное дерево
35. Моделирование структуры книги
36. Обзор ситуации с внедрением автоматизированных банковских систем в финансовых структурах России
37. Структура сходящихся последовательностей
41. Взяточничество и коррупция в деятельности преступных структур (сообществ)
43. Влияние экологических и медико-биологических требований на структуру исследований и разработок
46. Политика (как социальное явление, ее структура)
47. Материалы оптоэлектроники. Полупроводниковые светоизлучающие структуры
Стиральный порошок Attack "Multi-Action", концентрированный, с кислородным пятновыводителем, 0,81. 
Горка детская. 
Конструктор "Транспорт". 49. Структура транспорта в Европе
50. Синапсы (строение, структура, функции)
51. Характер в структуре личности
52. ВЕДУЩИЕ ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ
53. Слухи в структуре общественного сознания
57. Сущность, структура и функции семьи
58. Коммуникации в структуре человеческой цивилизации
59. Социальные ограничения: содержание, структура, функции
60. Структура и свойство материалов (из конспекта лекций)
62. Образ мира в философии: Структура общества
63. Общество. Понятие, структура, виды общества
64. Структура организации материи
Беговел "Funny Wheels Rider Sport" (цвет: голубой). 
Насадка на кран "Палитра", светодиодная. 
Чайник эмалированный "Шиповник" EM-40X1/45, с керамической ручкой, 4 л. 66. Дискуссионные вопросы состава и структуры финансовой системы РФ
67. Структура и функции Банка Англии /Центрального Банка Соединенного Королевства/
69. Управление структурой капитала: учетно-аналитический аспект
73. Анализ и формирование организационных структур
74. Структура управления организацией, ориентированная на решение стратегических проблем (Доклад)
75. Организационная структура предприятия, ее реорганизация
76. СТРУКТУРА ЛИЧНОГО ДОХОДА РАБОТНИКА ПРЕДПРИЯТИЯ
77. СТРУКТУРА ЛИЧНОГО ДОХОДА РАБОТНИКА ПРЕДПРИЯТИЯ
78. Организационные структуры менеджмента
80. Структура организации, влияние на нее законов теории организации
Бумага для принтера "Svetocopy", формат А3, 500 листов. 
Игра настольная развивающая "Лесные животные". 
Мобиль музыкальный "Забавы" (2 режима). 81. Влияние структуры холдинговых компаний на ее эффективность
82. Современные тенденции развития организационных структур управления
83. Влияние изменения в структуре предприятия и продукции на стоимостные показатели продукции
89. Деятельность: структура, этапы, виды (Контрольная)
90. ДОХОДЫ НАСЕЛЕНИЯ: ИСТОЧНИКИ И СТРУКТУРА (УКРАИНЫ)
91. Издержки производства: сущность, структура, проблемы минимизации
92. Общественное производство, его структура и роль в обществе
93. Рынок его функции и структура
94. Структура национальной экономики
95. Сущность и значение денег. Структура денежной массы. Денежные агрегаты
96. Иностранные инвестиции в РФ: структура, направления и эффективность использования
Коллекция "Гардероб". 
Коробка подарочная "Прованс". 
Стержень для шариковых ручек "QuinkFlow", синий, F. 97. Экономическая система: понятие, структура, генезис
98. Государственный бюджет: структура, значение, особенности в переходной экономике
99. Рыночные структуры несовершенной конкуренции
100. Национальное богатство и его структура. Естественное и экономическое богатство
