Основа этой логики – ключ на МОП- транзисторе с наведенным каналом. Обычно берется транзистор с n-каналом, т.к. его быстродействие выше.
МОП ТЛ (ИЛИ-НЕ)
Транзисторы 
соединены параллельно.
- динамическая нагрузка (открыт всегда). Сопротивление этого МОП-транзистора играет роль нагрузочного резистора. При этом увеличивается плотность компоновки, все элементы создаются в едином технологическом цикле, что уменьшает время разработки ИМС и ее стоимость – достоинство.
а) Пусть 
. Транзисторы 
будут закрыты, т.к. каналы в них не образуются. Сопротивления закрытых транзисторов велики. Т.к. транзисторы соединены параллельно, их общее сопротивление также будет велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится высокий потенциал: 
.
б) Пусть 
. При этом транзисторы будут открыты, т.к. в них образуются каналы. Сопротивления открытых транзисторов малы, общее сопротивление их также будет мало, следовательно, мало будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится низкий потенциал: 
.
в) Пусть 
. При этом 
открыт (в нем образуется канал), сопротивление его мало. 
закрыт (канал в нем не образуется), его сопротивление велико. Общее сопротивление при параллельном соединении будет меньше меньшего, т.е. мало, следовательно, мало будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится низкий потенциал: 
.
Таким образом, схема выполняет операцию ИЛИ-НЕ.
МОП ТЛ (И-НЕ)
Транзисторы соединены последовательно.
- динамическая нагрузка (открыт всегда).
| 
| 
|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
а) Пусть 
. Транзисторы 
будут закрыты, т.к. каналы в них не образуются.
Сопротивления закрытых транзисторов велики. Т.к. транзисторы соединены последовательно, их общее сопротивление, равное сумме этих сопротивлений, будет велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится высокий потенциал: 
.
б) Пусть 
. При этом транзисторы 
будут открыты, т.к. в них образуются каналы. Сопротивления открытых транзисторов малы, общее сопротивление их также будет мало, следовательно, мало будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится низкий потенциал: 
.
в) Пусть 
. При этом 
открыт (в нем образуется канал), сопротивление его мало. 
закрыт (канал в нем не образуется), его сопротивление велико. Общее сопротивление при последовательном соединении будет велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится высокий потенциал: 
.
Таким образом, схема реализует операцию И-НЕ.
9.3 Комплементарная МОП-транзисторная логика (КМОП-ТЛ)
Пара транзисторов называется комплементарной, если они обладают одинаковыми параметрами, но разной проводимостью.
Основой КМОП ТЛ является инвертор.
КМОП-ТЛ (ИЛИ-НЕ)
и 
соединены последовательно, 
- параллельно.
Затворы 
и 
, 
и 
соединены.
|
| 
|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
а) Пусть 
. 
открыты (каналы образуются), 
закрыты (каналы не образуются). Сопротивления закрытых транзисторов велики, общее сопротивление параллельно соединенных 
также будет велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится высокий потенциал: 
.
б) Пусть 
. 
закрыты (каналы не образуются), 
открыты (каналы образуются). Сопротивления открытых транзисторов 
малы, общее их сопротивление также мало, следовательно, мало и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится низкий потенциал: 
.
в) Пусть 
. 
открыты (каналы образуются), 
закрыты (каналы не образуются). Сопротивление открытого 
мало, сопротивление закрытого 
велико. Общее их сопротивление будет меньше меньшего, т.е. мало, следовательно, мало будет и падение напряжения на нем, поэтому на выходе установится низкий потенциал: 
.
Таким образом, схема осуществляет операцию ИЛИ-НЕ.
КМОП-ТЛ (И-НЕ)
соединены параллельно, 
- последовательно.
| 
| 
|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
а) Пусть 
. 
открыты (каналы образуются), 
закрыты (каналы не образуются). Сопротивления закрытых транзисторов велики, общее сопротивление последовательно соединенных 
также будет велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится высокий потенциал: 
.
б) Пусть 
. 
закрыты (каналы не образуются), 
открыты (каналы образуются). Сопротивления открытых транзисторов 
малы, общее их сопротивление также мало, следовательно, мало и падение напряжения на нем, т.е. на выходе установится низкий потенциал: 
.
в) Пусть 
. 
открыты (каналы образуются), 
закрыты (каналы не образуются). Сопротивление открытого 
мало, сопротивление закрытого 
велико. Общее их сопротивление будет велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем, поэтому на выходе установится высокий потенциал: 
.
Таким образом, схема осуществляет операцию И-НЕ.
Преимущества КМОП ТЛ перед МОП ТЛ:
· Малое напряжение питания
(Т.к. один из транзисторов всегда находится в закрытом состоянии, то через каскад протекают только малые токи утечки, следовательно, потребляемая мощность мала, т.е. можно использовать малое напряжение питания.)
· Более высокое быстродействие.
10 Усилительные устройства
Структурная схема усилителя
Устройство, предназначенное для усиления мощности электрических сигналов, называется усилителем.
Т.к. мощность сигнала на выходе усилителя (по определению) больше, чем на входе, то по закону сохранения энергии усилитель должен включать в себя источник энергии. Таким источником энергии является источник питания.
Энергия источника питания в усилителе преобразуется в энергию усиленных колебаний под действием небольшой энергии источника сигнала, в качестве которого могут выступать: генератор, микрофон, фотоэлемент, выходной сигнал предыдущего каскада и т.д.
Потребителем энергии усиленного сигнала является нагрузка (например, акустическая система, электронно-лучевая трубка, входное сопротивление следующего каскада).
В качестве усилительного элемента может выступать транзистор, лампа, некоторые виды диодов и т.д.
Таким образом, структурная схема усилителя имеет вид:
|
|
|
|
РВЫХ> P ВХ
Усиление – это нелинейное преобразование, при котором энергия источника питания преобразуется в энергию усиленных колебаний, закон изменения которых определяется законом изменения входного сигнала.
Классификация усилителей
1. По форме усиливаемых сигналов усилители делятся на:
· аналоговые усилители (усиливают непрерывные во времени сигналы);
· импульсные усилители (усиливают импульсные сигналы).
2. По диапазону усиливаемых частот:
· усилители постоянного тока (УПТ) – усиливают постоянный и медленно меняющийся во времени ток;
· усилители переменного тока (усиливают переменный ток).
В свою очередь усилители переменного тока подразделяются по полосе усиливаемых частот на:
а) широкополосные усилители (ШПУ);
б) узкополосные (резонансные) усилители.
По диапазону усиливаемых частот усилители переменного тока делятся на:
а) НЧ усилители;
б) СЧ усилители;
в) ВЧ усилители;
г) СВЧ усилители.
3. По уровню выходной мощности усилители делятся на:
· усилители малой мощности;
· усилители мощности.
4. В зависимости от нагрузки усилители бывают:
· резистивные;
· трансформаторные;
· резонансные.
5. В зависимости от межкаскадных связей:
· RC-усилители;
· с трансформаторной связью;
· с непосредственной связью (выход одного каскада непосредственно связан со входом другого).
6. По типу усилительного элемента:
· транзисторные усилители;
· ламповые;
· параметрические;
· магнитные;
· квантовые и т.д.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 444.
