Конспекты лекций по цифровой электронике. Насыров И.А. - 46 стр.

       Другим способом повышения быстродействия является уменьшение уровня
логического перепада и напряжения питания. Это решение использовано при
разработке так называемой малосигнальной ЭСЛ (МЭСЛ). Однако так как при этом
сильно падает помехоустойчивость БЛЭ, данное решение находит применение только
при разработке СБИС. При этом входные и выходные сигналы самой ИС находятся
на стандартном уровне ТТЛ. Типовые характеристики БЛЭ ЭСЛ различных типов
приведены в табл. 8.2.
8.4. Базовые логические элементы на МДП-транзисторах
В 1962 г. с использованием планарной технологии был разработан МДП-транзистор с
изолированным затвором. Это положило начало новому схемотехническому
направлению – разработке ИС МДП. В первую очередь это были логические ИС и ИС
запоминающих устройств.
        Широкому распространению МДП-схемотехники способствовали следующие
ее особенности:
• более простая технология изготовления (короче технологический цикл
    изготовления), что способствует повышению процента выхода годных изделий;
• меньшие геометрические размеры прибора и более простые технические решения,
    что при одинаковой с биполярной ИС площади кристалла позволяет разместить
    на нем более сложную по выполняемым функциям схему или при одинаковой
    функциональной сложности получить меньшую площадь кристалла, что также
    способствует повышению выхода годных изделий (меньше влияние дефектов                     Рис. 8.10. Статические характеристики МДП (а) и биполярного (б)
    исходного полупроводника).                                                                                     транзисторных ключей
        Вместе с тем при разработке ИС МДП приходится учитывать следующие
                                                                                   Схемотехника базовых логических элементов nМОП и pМОП типов. Схемотех-
особенности данного класса приборов:
                                                                                   нические решения, используемые при построении ИС МДП, направлены на
1. МДП-транзистор обладает худшими ключевыми свойствами по сравнению с
                                                                                   устранение вышеописанных недостатков элементарного ключа. Поэтому при
     биполярным транзистором. Это выражается в большем выходном сопротивлении
                                                                                   построении ИС схема ключа с нагрузочным резистором не используется. Широкое
     и, следовательно, большем остаточном напряжении во включенном состоянии;
                                                                                   применение нашла схема ключа с нагрузочным МДП-транзистором. Это
2. производная выходной характеристики МДП-транзистора dI С dU СИ при              дополнительно позволяет упростить технологию изготовления ИС, так как из схемы
    малых напряжениях UС имеет явно выраженную зависимость от напряжения UЗИ       исключаются все пассивные элементы (резисторы) и она строится только на
    (рис. 8.10 (а)), в то время как аналогичная производная для выходных           однотипных элементах - МДП-транзисторах.
    характеристик биполярного транзистора практически постоянна (рис. 8.10 (б)).          В зависимости от типа используемого транзистора различают ИС nМОП и
    Вследствие этого остаточное напряжение на включенном МДП-транзисторе           pМОП типов. Рассмотрим построение БЛЭ с использованием nМОП-транзисторов.
    сильно зависит от управляющего напряжения. Применительно к логическим          На рис. 8.11 (а, б) приведены принципиальные электрические схемы двухвходовых
    схемам это означает сильную зависимость напряжения лог. 0 от напряжения лог.   БЛЭ, реализующих операции 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ.
    1. Ослабить эту зависимость можно уменьшением абсолютного тока стока во
    включенном состоянии, что требует использования в ключе на МДП-транзисторе
    высокоомной нагрузки;
3. необходимость применения собственной высокоомной нагрузки при
    фиксированной емкости (входной емкости аналогичного элемента) увеличивает
    постоянную времени, определяющую длительности фронта и спада выходного
    напряжения ЛЭ. Это приводит к падению его быстродействия;
4. в силу рассмотренных выше особенностей            (нестабильность выходных
    логических уровней) для обеспечения достаточной помехоустойчивости ЛЭ на
    МДП-транзисторах должны работать при больших величинах логического
    перепада. Это также способствует падению быстродействия элемента.
       Следует отметить, что необходимость применения высокоомной нагрузки
имеет и положительное свойство, выражающееся в уменьшении рассеиваемой в                 Рис. 8.11. Принципиальные электрические схемы БЛЭ на МДП-транзисторах,
ключе на МДП-транзисторе мощности.                                                                      реализующих операции 2И-НЕ (а) и 2ИЛИ-НЕ(б)
                                       91                                                                                92