Решение По формуле (8.16) находим

7F С

Ь(£з.вкл-«о)

где Свых = Сс„ + + Сзи + СзКу.

Коэффициент усиления Ку определяем по формуле Ку = = SR„ где S = Ь(Ез.вкл - to) = 0,5(15 - 3) = 6 мА/В.

Подставив значение К = 6 в формулу для С, получим Свых = 18 пФ. Подставив значения Свьк = 18 пФ, = 15 В, Ь = = 0,5 мА/В, Ез.вкл=15 В, 1/о = 3 В в формулу для Гвкл. находим, что 1вкл= 11.5 НС.

Длительность выключения определяем по формуле (8.17):

Гвь,кл = 2,2Я,Сввк = 2,2.10 -18 • 10-12 40 не. Вычисляем отношение длительностей выключения и включения:

fвыклAвкл = 40/11,5 «4.

8.19. Определить крутизну МДП-транзистора в схеме ключа с резистивной нагрузкой, необходимую для получения времени включения Гвкл1 МКС, если Ее = 9 В, Езвкл = 9 В. io = = 3 В, Свв„ = 200 пФ.

Ответ: 0,76 мА/В.

8.20. Для схемы, приведенной на рис. 8.6, определить величину сопротивления при которой длительность переключения t„ep < 600 НС. Выходную емкость ключа принять равной 40 пФ, крутизна МДП-транзистора S = 5 мА/В.

Ответ: 7 кОм.

8.21. Рассчитать геометрические размеры канала МДП-транзистора (отношение w/L) в схеме ключа, приведенной на рис. 8.6, при которых время включения 1вкл = ЮО не. Принять Ес = Езвкя=15 В, Свь„=100 пФ, С/о = 3 В, удельная емкость подзатворного диэлектрика С,, = 2-10-* Ф/см, подвижность носителей в канале i=500 см2/(В-с).

Ответ: w/L = 32

ГЛАВА 9

ЛОгаЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

§ 9.1. ОБПЩЕ СВЕДЕНИЯ

В большинстве современных ЭВМ и цифровых устройств различного назначения обработка информации осуществляется с помощью двоичных чисел, операции над которыми выполняют логические элементы. Схемотехническая реализация со-

временных логических элементов осуществляется на основе интегральных микросхем (ИМС).

По способу кодирования информащш различают потен-вдальные и импульсные интегральные логические элементы (ИЛЭ). Информащ1я, обрабатываемая потенциальными логическими элементами, характеризуется отличающимися потенциальными уровнями. Если логической единице соответствует высокий потенциальный уровень, а логическому нулю - низкий, то. такую логику называют положительной (позитивной). Наоборот, если логической единице соответствует низкий потенциальный уровень, то говорят об отрицательной (негативной) логике.

В импульсных логических элементах логической единице отвечает наличие импульса, а логическому нулю - его отсутствие.

Параметры логических интегральных микросхем. К параметрам логических ИМС относятся:

1) входное и выходное напряжения логической единицы С/ и C/Li/ - значения высокого уровня напряжения на входе и вьь ходе микросхемы*;

2) входное и выходное напряжения логического нуля {р2х), и иых - значения низкого уровня напряжения на входе и вых6- де микросхемы;

3) входной 7х и выходной токи логической единицы, входной 12х и выходной /ьн токи логического нуля;

4) логический перепад сигнала А1/лог ~" вых - вых» пороговое напряжение 1/пор.сх - напряжение на входе, при котором состояние микросхемы изменяется на противоположное;

5) входное сопротивление логической ИМС - отнощение приращения входного напряжения к приращению входного тока (различают и Ri), выходное сопротивление - отнощение приращения выходного напряжения к приращению выходного тока (различают Pg,,, и Rl);

6) статическая помехоустойчивость - максимально допустимое напряжение статической помехи по высокому им и низкому С/ои уровням входного напряжения, при котором еще не происходит изменения уровней выходного напряжения микросхемы;

7) средняя потребляемая мощность Рпшр.ср=(Рпотр+Рпс.р)/2. где Р потр. Р потр ~ мощности, потребляемые микросхемой в состоянии соответственно логического нуля и единицы на выходе;

* Логические операции, выполняемые микросхемами, указаны здесь для положительной логики.

ietlx

8) коэффициент объединения no иеых входу Коб, показывающий, какое иа число аналогичных логических ИМС можно подключить к входу данной схемы и определяющий максимальное число входов логической ИМС;

9) коэффициент разветвления по выходу Кразв, показывающий, какое количество аналогичных нагрузочных микросхем можно подключить к выходу данной ИМС, и характеризующий нагрузочную способность логической ИМС Рис. 9.1

Динамические параметры логических ИМС можно проиллюстрировать с помощью временных диаграмм входного и выходного напряжений при переключении микросхемы (рис. 9.1). На временных диаграммах введены следующие обозначения: 1°* - время перехода из состояния логического нуля в состояние логической единицы, измеренное между уровнями 0,1 и 0,9 логического перепада сигнала; t-° - время перехода из состояния логической единицы в состояние логического нуля, измеренное между уровнями 0,9 и 0,1 логического перепада сигнала; fp - время задержки распространения сигнала при включении микросхемы, измеренное между уровнями 0,5 логического перепада входного и выходного сигналов;

зд р время задержки распространения сигнала при выключении микросхемы, измеренное между уровнями 0,5 логического перепада входного и выходного сигналов.

Среднее время задержки распространения сигнала 1зд.р.ср =

= (f" )12.

зд.р зд.р

§ 9.2. БАЗОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Логические ИМС объединяют в серии. В основе каждой серии лежит базовый элемент, представляющий собой электрическую схему, выполняющую логическую операцию И - НЕ либо ИЛИ -НЕ. От параметров базового элемента в значительной степени зависят свойства и функциональные возможности разрабатываемой серии логических микросхем.