Конструирование и технология полупроводниковых интегральных микросхем на униполярных транзисторах. Чернышова Т.И - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

6.3 СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ИНВЕРТОРА
С АКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ
Такая схема инвертора широко распространена в КМДП-ИМС, где одновременно используются n- и
p-канальные МДП-транзисторы. Преимуществами подобных инверторов являются отсутствие потреб-
ления мощности от источника питания в статическом режиме и лучшая форма передаточной характери-
стики.
Схема инвертора и его стоковые характеристики приведены на рис. 14. Как видно, затворы нагру-
зочного p-канального транзистора Т
1
и ключевого n-канального транзистора Т
2
соединены вместе, а ис-
ток каждого транзистора объединен с подложкой. Выходом инвертора являются объединенные стоки.
При таком включении ключевой и нагрузочный транзисторы работают в противофазе, т.е. запирание
одного связано с отпиранием другого и наоборот, что улучшает быстродействие. Противофазный ре-
жим можно объяснить тем, что в схеме всегда выполняется условие U
зи1
+U
зи2
= U
и.п
, так что уменьше-
ние напряжения U
зи
одного из транзисторов приводит к увеличению напряжения U
зи
другого.
а) б)
в)
Рис. 14 Инвертор с активной нагрузкой:
а – электрическая схема; б – стоковые характеристики в открытом (А) и закрытом (Б) состояниях; в –
передаточная характеристика
Рассмотрим передаточную характеристику инвертора (рис. 14). Параметры транзисторов будем
считать одинаковыми, а токи утечки – пренебрежимо малыми. Пусть напряжение питания связано с по-
роговыми напряжениями транзисторов неравенством
0201и.п
UUU +> . (33)
Тогда при 0 < U
вх
< U
02
транзистор Т
2
закрыт, транзистор Т
1
открыт и выходное напряжение U
вых
=
U
и.п
. При увеличении U
вх
от U
02
до U
и.п.
– U
01
происходят плавное запирание транзистора Т
1
, отпирание
Т
2
и уменьшение напряжения U
вых
. При U
вх
= U
и.п.
– U
01
транзистор Т
1
окончательно запирается и Вы-
ходное напряжение становится равным нулю.
Отметим, что инвертор может работать и при U
и.п
< U
01
– U
02
, однако этот режим приводит к увели-
чению времени переключения, так как в течение части его оба транзистора будут закрыты. Но, с другой
стороны, он дает экономию в потребляемой мощности.
Обычно статический режим инвертора рассчитывают так, чтобы при условиях (26) выполнялись
неравенства (27). В силу специфики работы инвертора с активной нагрузкой для этого достаточно про-
верить неравенство (33).
6.4 СТАТИЧЕСКАЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ИНВЕРТОРА
Статическая помехоустойчивость U
пом
характеризуется максимальным напряжением статической
помехи, действующей на выходе или входах инвертора, но не нарушающей его нормального функцио-
нирования. Помехоустойчивость определяют из соотношения
=
−
+
пом
пом
пом
min
U
U
U , (34)
где
+
пом
U и
−
пом
U – допустимые значения положительной и отрицательной статических помех.

Страницы