December 17 2017 04:21:13
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Запоминающие устройства и последовательностная логика
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Весьма широкое применение в современных ИМС получили логические элементы на полевых транзисторах. Используют МДП транзисторы с каналами n-типа, занимающие наименьшую площадь на кристалле, или с каналами обоих типов проводимости (комплементарные пары), обеспечивающие минимальное потребление энергии.

Основу элементов составляют инвертирующие усилители (инверторы), содержащие управляющий и нагрузочный транзисторы. Для построения базовых ЛЭ используют параллельное (реализуют функцию ИЛИ–НЕ) или последовательное (И–НЕ) соединение управляющих транзисторов. Базовый инвертор определяет основные характеристики элемента, а увеличение числа управляющих транзисторов приводит к изменению сопротивлений и емкостей. В силу подверженности МДП структур воздействию электростатических помех в схему ЛЭ вводят защитные схемы, которые обычно на принципиальных схемах не показывают.

img048

Рис. 2.16. Логические элементы ИЛИ–НЕ типа nМОП (а) и КМОП (б)

В элементах с одним типом проводимости наибольшее распространение получили схемы на транзисторах с индуцированным n- каналом (рис.2.16,а).

Использование слоев поликремния в качестве элементов соединений, отсутствие резисторов и малая площадь элемента позволяет получить степень интеграции на порядок выше, чем ТТЛ. Уровни сигналов полностью совместимы с уровнями ТТЛ.

Применение взаимодополняющих транзисторов (рис.2.16,б) значительно снижает потребление энергии в статическом режиме, т.к. сигналы, отпирающие нижние (управляющие) транзисторы, одновременно закрывают верхние (нагрузочные). В динамическом режиме основное влияние на быстродействие оказывает перезарядка нагрузочной емкости Сн, которая при переключении также определяет потребление энергии. Создание технологии, позволяющей в едином цикле создавать биполярные и полевые транзисторы, привело к разработке элементов БиКМОП (рис.2.17).

Рис. 2.17. Структура вентиля БиКМО

Применение буферного каскада на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером в качестве нагрузки КМОП элемента существенно снижает влияние емкости на быстродействие и повышает нагрузочную способность.


Запоминающие устройства (последовательностная логика).

С использованием полного или минимального базиса ЛЭ можно построить цифровое устройство, называемое комбинационным, т.к. его выходной сигнал в момент кТ определяется совокупностью (комбинацией) сигналов на его входах в тот же момент времени. К таким устройствам, не обладающим функцией памяти, относятся сумматоры, распределители сигналов, шифраторы и другие. Любая цифровая система наряду с арифметическими и логическими операциями должна обладать функциями запоминания и хранения данных. Значения выходных сигналов вычислительного устройства с памятью зависят как от значений входных переменных в рассматриваемый момент времени, так и от значений переменных системы в последовательные моменты времени, ему предшествующие. Такие устройства, называемые последовательностными, содержат запоминающие элементы (ЗЭ) для хранения двоичных чисел.

Выходное напряжение запоминающего элемента в отличие от логического элемента, выходной сигнал которого определяется только совокупностью входных сигналов, зависит и от выходного состояния в предыдущем такте. Такую зависимость имеет элемент с релейной характеристикой и двумя уровнями выходного напряжения U0 и U1 (рис.2.18,а).


Рис. 2.18. Релейная характеристика (а), схема триггера (б), характеристика (в) и обозначение (г).

Элемент с релейной проходной характеристикой, называемый триггером (trigger), может длительное время находиться в одном из устойчивых состояний при отсутствии входного сигнала (uвх = 0), т.е. хранить один бит информации (1 или 0). Такой элемент носит название ячейки памяти (ЯП) или запоминающего элемента (ЗЭ).

Управление триггером можно осуществлять с помощью входных разнополярных сигналов достаточной амплитуды, причем выходное напряжение зависит от полярности импульса и предшествующего состояния. Если элемент находился в нулевом состоянии (uвых = U0 ), то подача положительного импульса us переводит его в единичное состояние, а отрицательный импульс uR не изменяет выходного напряжения.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.07 секунд 2,298,821 уникальных посетителей