Przedstaw budowę i zasadę działania inwertera CMOS.
Podstawową komórką układów CMOS jest inwerter , zbudowany z dwóch tranzystorów MOSFET normalnie wyłączonych o przeciwnych typach kanałów. Tranzystory pracują jako przełącznik . Włączony tranzystor polowy zachowuje się jak rezystor o małej wartości rezystancji zwierający sygnał do właściwej szyny zasilającej. W każdym z dwóch możliwych stanów logicznych przewodzi tylko jeden tranzystor układu. Jeśli Ui~= Uss=0, to przewodzi tranzystor PMOS, a tranzystor NMOS jest odcięty , czyli na wyjściu ustala się napięcie UoH=Udd. Jeśli natomiast Ui~= Udd, to przewodzi NMOS i tranzystor PMOS jest odcięty, czyli na wyjściu otrzymuje się napięcie UoL=Uss=0 SYMBOLE ELEMENTÓW I SCHEMAT ELEKTRYCZNY INWERTERA CMOS.
Pracę inwertera można zobrazować posługując się statycznymi charakterystykami przejściowymi: napięciową (zależność napięcia wyjściowego Uo w funkcji napięcia wejściowego Ui) i prądową (zależność prądu Idd pobieranego przez układ ze źródła zasilania, od napięcia wejściowego).
Można w nich wyróżnić pięć obszarów określonych przez różne tryby pracy tranzystorów:
I T1 nienasycony, T2 odcięty
II T1 nienasycony, T2 nasycony
III T1 nasycony, T1 nasycony
IV T1 nasycony, T2 nienasycony
V T1 odcięty, T2 nienasycony
Określ zasadę zasilania i podstawowe parametry statyczne i dynamiczne układów TTL, CMOS.
UKŁAD TTL
RODZINA
OZNACZENIE
P[mW]
τp [ns]
Współczynnik jakości Q [pJ]
Obciążaloność
Standard
TTL
10
10
100
10
Advanced Schottky
TTL AS
8
1,7
13,6
48
Adv. Low Power
TTL ALS
1,2
4
4,8
40
FAST
TTL F
5,5
3,5
19
33
Wszystkie układy TTL zasilane są napięciem 5V±5% (5V±10%- układy 54xx)
Napięcia stanów logicznych:
Stan niski (0)- to napięcie 0,2 V (przedział: 0V- 0,4 V)
Stan wysoki(1)- to napięcie 3,5 V (przedział 2,4 V- 5 V)
UKŁAD CMOS
RODZINA
OZNACZENIE
Ucc[V]
τp [ns]
fpracy[MHz]
Z bramką MOS metalową
4000B (74C)
3- 18
125
(…)
…,(AHCT)
5
3(5,2)
160 (115)
Niskonapięciowe
LV
2- 5,5
9
70 Zaawans. niskonapięciowe
ALVC
1,2- 3,6
3
300
Ponieważ moc tracona jest proporcjonalna do kwadratu napięcia zasilania układy CMOS VLSI dostosowane są do niższego napięcia zasilania: 3,3 V lub 2,5 V.
Układy CMOS o małej szybkości działania zasilane z baterii mają obniżone napięcia zasilania, nawet do 0,8 V- 1,5 V.
Układy serii 4000B (74C) pozwalają na pracę w szerokim zakresie napięć zasilania 3- 18 V i znajdują zastosowanie w warunkach dużych zakłóceń zewnętrznych.
Określ podstawowe parametry statyczne i dynamiczne (napięcie zasilania,
stany logiczne, charakterystyka przejściowa, moc tracona, czasy propagacji)
układów TTL i CMOS.
Napięcie zasilania - Wartość napięcia przyłożonego do układu, wymagana do podłączenia i sprawnej pracy układu…
… tracona = P(statyczna - tracona w czasie pracy ustalonej 0 lub 1) + P(dynamiczna - zależna od szybkości przełączania układu). Pomiędzy czasem propagacji i mocą strat istnieje zależność P - rośnie, Tp - maleje. Czas propagacji - Czas upływający od czasu zmiany stanu wejścia układu logicznego do chwili ustalenia się stanu wyjścia tego układu (reakcja na zmianę wejścia). Wskazuje na ograniczenie szybkości…
… = 10
Porównaj układy cyfrowe wytwarzane w technologii TTL i CMOS. 1. Układy CMOS nie mają stałego progu przełączania (jest ustalany procentowo), jak ma TTL 1,3 V.
2. Układy CMOS w przeciwieństwie do TTL w stanie statycznym nie pobierają prądu, jednak w trakcie zwiększania częstotliwości zwiększa się moc pobierana przez układ. 3. Moc pobierana przez TTL jest niezależna od częstotliwości i jest ciągle…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)