ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Индивидуальное задание направлено на расчет статических и динамических характеристик и параметров базовых схемотехнических структур.

6.1. Пример типового варианта индивидуального задания

Провести расчет статических и динамических параметров и характеристик базовой схемотехнической структуры на комплементарных МОП-транзисторах.

Рис. 6.1. Базовая схемотехническая структура на комплементарных МОП-транзисторах

Исходные данные:

Пример выполнения индивидуального задания

Принцип работы

Заданная схемотехническая структура (рис. 6.1) обеспечивает выполнение логической функции 2И-НЕ. По каждому входу структура содержит комплементарную пару МОП-транзисторов, причем управляющие n-канальные МОП-транзисторы с индуцированным каналом включены последовательно, а нагрузочные p-канальные МОП-транзисторы с индуцированным каналом включены параллельно.

Когда напряжение на входах равно нулю, управляющие транзисторы выключены, так как , где - пороговое напряжение транзистора n-типа. Для нагрузочных транзисторов . Если , где - пороговое напряжение транзистора p-типа, то нагрузочные транзисторы оказываются открытыми. При этом напряжение на выходе близко к величине напряжения питания: .

При подаче на вход напряжения высокого уровня , обеспечивается выполнение условия и соответствующий управляющий транзистор включен. Для нагрузочного транзистора , поэтому нагрузочный транзистор выключен. При этом напряжение на выходе зависит от комбинации входных сигналов. Если высокий уровень напряжения подан на оба входа, то во включенном состоянии находятся оба управляющих транзистора, а в выключенном – оба нагрузочных транзистора. В этом случае суммарное сопротивление управляющих транзисторов мало и на выходе формируется напряжение низкого уровня . Если же на один из входов подан низкий уровень напряжения, то соответствующий управляющий транзистор выключен, а нагрузочный – включен. В результате суммарное сопротивление управляющих транзисторов велико, а эквивалентное сопротивление нагрузочных транзисторов мало и на выходе формируется напряжение высокого уровня .

Если , то с ростом напряжения на затворе нагрузочные транзисторы закрываются раньше, чем открываются управляющие транзисторы, и в некотором диапазоне изменения входного напряжения напряжение на выходе зависит от соотношения остаточных токов в стоковых цепях транзисторов.

Если , то с ростом входных напряжений вначале открываются управляющие транзисторы, а затем закрываются нагрузочные транзисторы и в некотором диапазоне изменения входных напряжения все транзисторы оказываются открытыми.

В режиме, когда , при переключении один из транзисторов всегда оказывается закрытым и препятствует протеканию большого сквозного тока.

Передаточная характеристика, соответствующая условию , обеспечивает лучшие значения статических параметров, поэтому условие является условием нормальной работы элемента.