Логические элементы на биполярных и МДП-транзисторах. Лекция 11

Август 21, 2022

Главная
Разное
Логические элементы на биполярных и МДП-транзисторах. Лекция 11

Содержание

2. 2 ЛИТЕРАТУРА УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Классификация ЛЭ и их основные характеристики. 2. Диодно-транзисторные и транзистор-транзисторные логические
3. Классификация ЛЭ и их основные характеристики 3 Признаки различия типов логических элементов: – диодно-транзисторные логические элементы
4. Классификация ЛЭ и их основные характеристики 4 – логические уровни выходного сигнала – U1вых , U0вых;
5. Классификация ЛЭ и их основные характеристики 5 Помехоустойчивость логического элемента количественно оценивается допустимым напряжением помехи Uпом,
6. Классификация ЛЭ и их основные характеристики 6 Быстродействие логического элемента количественно оценивается средней задержкой распространения сигнала
7. Классификация ЛЭ и их основные характеристики 7 . Здесь Потребляемая мощность логического элемента определяется как среднее
8. 2. Диодно-транзисторные и транзистор- -транзисторные логические элементы 8 Диодно-транзисторными элементами называют логические элементы, выполняющие логическую функцию
9. 2. Диодно-транзисторные и транзистор- -транзисторные логические элементы 9 Основные свойства логического элемента 1. Технологическая простота. 2.
10. Транзисторно-транзисторный логический элемент (ТТЛ) 2. Диодно-транзисторные и транзистор- -транзисторные логические элементы 10 Транзисторно-транзисторными логическими элементами называют
11. 2. Диодно-транзисторные и транзистор- -транзисторные логические элементы 11 Свойства логического элемента: Высокое быстродействие. Заряд и разряд
12. Сложный инвертор с высокой нагрузочной способностью и повышенной помехоустойчивостью 2. Диодно-транзисторные и транзистор- -транзисторные логические элементы
13. 13 3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах Ключ на n-канальных МДП-транзисторах Uвх=Uси.ост. Uвх=
14. 14 Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах: Такой инвертор широко используется во многих сериях цифровых ИМС.
15. 15 3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах Логический элемент И-НЕ на n-канальных МДП-транзисторах
16. 16 Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах: 1. Высокая плотность размещения на подложке (отсутствие резисторов). 2.
17. 17 3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах Простой инвертор НЕ на комплементарных МДП-транзисторах
18. 18 Логический элемент И-НЕ на комплементарных МДП-транзисторах Логический элемент ИЛИ-НЕ на комплементарных МДП-транзисторах 3. Логические элементы
19. 19 Основные свойства логических элементов на КМДП-транзисторах: 1. Высокое быстродействие. Заряд и разряд паразитной выходной емкости
20. ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ 20 Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред. Н. П. Грачева.
21. Самой распространённой микросхемой «транзисторно-транзисторной логики» (ТТЛ), выполняющей функцию «НЕ», является интегральная микросхема (ИМС) К155ЛН1, внутри которой
23. Скачать презентацию

Слайд 2

2
ЛИТЕРАТУРА
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Классификация ЛЭ и их основные характеристики.
2. Диодно-транзисторные и транзистор-транзисторные

логические элементы.
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах .

Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред. Н. П. Грачева. – СПб.: Военная академия связи. 2014. – 204с.: ил. C. 30–43, 44-49 .
Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред. Н. П. Грачева. Электронное учебное пособие. – СПб.:– ВАС, 2016.

Слайд 3

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
3
Признаки различия типов логических элементов:
– диодно-транзисторные логические

элементы (ДТЛ);
– транзисторно-транзисторные логические элементы (ТТЛ);
– логические элементы на МДП (КМДП) транзисторах:
– интегральные инжекционные логические элементы (ИИЛ) и др

Основные характеристики которыми описываются логические элементы :
передаточная характеристика, помехоустойчивость, быстродействие, потребляемая мощность, нагрузочная способность, логические уровни и др

Передаточная характеристика представляет собой зависимость Uвых=f(Uвх), где Uвх – напряжение на одном из входов. При этом на другие входы логического элемента подается логическая 1, если исследуется элемент И-НЕ, или логический 0 при исследовании элемента ИЛИ-НЕ

Слайд 4

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
4
– логические уровни выходного сигнала – U1вых

, U0вых;
– логические уровни входного сигнала – U1вх, U0вх;
– амплитуда (логический перепад) Um= U1вых - U0вых;
– пороговые уровни U1пор, U0пор, определяемые в точках характеристики, в которых касательная проходит под углом 45о к оси абсцисс;
– ширина активной области ∆U= U1пор - U0пор.

Слайд 5

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
5
Помехоустойчивость логического элемента количественно оценивается допустимым

напряжением помехи Uпом, при котором не происходит ложного перехода элемента из 1 в 0 или наоборот. Различают статическую и динамическую помехоустойчивость. Под статической помехоустойчивостью понимают помехоустойчивость к помехам, длительность которых соизмерима с длительностью переходных процессов в логическом элементе. Она определяется по передаточной характеристике и по отношению к статическим помехам, нарастающим по величине напряжения, может быть определена
U+пом= U0пор - U0вх.

Статическая помехоустойчивость по отношению к помехам, убывающим по величине напряжения, определяется равенством:
U-пом= U1вх.- U1пор.
Динамическая помехоустойчивость определяется экспериментально и для нее допустимое напряжение помехи тем больше, чем меньше ее длительность.

Слайд 6

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
6
Быстродействие логического элемента количественно оценивается средней

задержкой распространения сигнала tзд.р.ср., которая определяется как среднее арифметическое задержек распространения сигнала при переходе элемента из состояния 1 в состояние 0 t10зд.р. и при переходе из 0 в 1 t01зд.р.:

Задержки t10зд.р. и t01зд.р. определяются по уровню 0,5Um

Слайд 7

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
7
.
Здесь
Потребляемая мощность логического элемента определяется

как среднее арифметическое мощностей, потребляемых в состоянии1 и в состоянии 0

– мощности, потребляемые в состояниях 1 и 0

– токи, потребляемые логическим элементом в состояниях 1 и 0

напряжение источника питания логического элемента

Нагрузочная способность численно оценивается коэффициентом разветвления по выходу Kразв. который равен количеству входов аналогичных логических элементов, подключенных к выходу исследуемого элемента, при котором параметры элемента не выходят за пределы допустимых норм

Коэффициент разветвления по выходу Kразв. характеризует логические возможности логического элемента, возможность ветвления схемы

Слайд 8

2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
8
Диодно-транзисторными элементами называют логические элементы, выполняющие

логическую функцию И-НЕ. Они состоят из диодной части, выполняющей логическую функцию логического умножения И, и транзисторной части, выполняющей логическую функцию НЕ

И-НЕ

Слайд 9

2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
9
Основные свойства логического элемента
1. Технологическая простота.
2.

Низкое быстродействие, обусловленное большим временем заряда выходной паразитной емкости Cвых через сравнительно большое сопротивление Rк при переключении логического элемента из состояния 0 в состояние 1.
3. Низкая нагрузочная способность, вызванная большим сопротивлением Rк. При нахождении логического элемента в состоянии логической 1 его выходной ток может оказаться меньше необходимого суммарного входного тока элементов нагрузки.

Из-за существенных недостатков логического элемента с простым выходным каскадом, состоящим из одного транзистора, подобные логические элементы промышленностью в настоящее время не выпускаются

Слайд 10

Транзисторно-транзисторный логический элемент (ТТЛ)
2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
10
Транзисторно-транзисторными логическими элементами

называют логические элементы, выполняющие логическую функцию И-НЕ. Но в отличие от элементов ДТЛ логическую функцию И в них выполняет многоэмитттерный транзистор (МЭТ)

Слайд 11

2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
11
Свойства логического элемента:
Высокое быстродействие. Заряд и

разряд паразитной выходной емкости Свых происходит через малое сопротивление открытых транзисторов VT2 и VT3.
Высокая нагрузочная способность обусловленная низким выходным сопротивлением ЛЭ как в состоянии логического 0, так и в состоянии логической 1
Высокая помехоустойчивость к статическим помехам, обусловленная высоким напряжением порога ЛЭ со сложным инвертором

Слайд 12

Сложный инвертор с высокой нагрузочной способностью и повышенной помехоустойчивостью
2. Диодно-транзисторные и

транзистор-
-транзисторные логические элементы

Слайд 13

13
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах
Ключ на n-канальных МДП-транзисторах
Uвх=Uси.ост.

Uвх= U0вх (x=0)

(y=1)

Слайд 14

14
Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах:
Такой инвертор широко используется во многих

сериях цифровых ИМС.
Его характеризует низкое быстродействие и высокая экономичность обусловленные высоким сопротивлением резистора нагрузки.
Так как входной ток МДП-транзистора практически равен нулю, то подключение к выходу инвертора входов аналогичных элементов не изменяет уровней выходного сигнала. Нагрузочная способность инвертора ограничивается лишь снижением быстродействия из-за увеличения паразитной выходной емкости Свых.

3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах

Слайд 15

15
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах
Логический элемент И-НЕ
на

n-канальных МДП-транзисторах

Логический элемент ИЛИ-НЕ
на n-канальных МДП-транзисторах

Слайд 16

16
Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах:
1. Высокая плотность размещения на подложке

(отсутствие резисторов).
2. Большой коэффициент разветвления по выходу Kраз (высокая нагрузочная способность), обусловленная высоким входным сопротивлением МДП-транзисторов.
3. Параллельное включение ключевых транзисторов в логическом элементе ИЛИ-НЕ приводит к росту паразитной выходной емкости Cвых и как следствие к снижению быстродействия.
4. Последовательное включение ключевых транзисторов в логическом элементе И-НЕ ограничивает коэффициент объединения по входу Kоб, так как при большом числе входов m (обычно m>2) величина U0вых =mUси.ост. может оказаться больше Uпор и транзисторы нагрузки останутся открытыми.
5. Низкое быстродействие. Если разряд паразитной выходной емкости Cвых при переключении из 1 в 0 осуществляется через малое сопротивление канала открытого ключевого транзистора, то ее заряд – через большое сопротивление нагрузочного транзистора

3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах

Слайд 17

17
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах
Простой инвертор НЕ на

комплементарных МДП-транзисторах

Слайд 18

18
Логический элемент И-НЕ на
комплементарных МДП-транзисторах
Логический элемент ИЛИ-НЕ на комплементарных МДП-транзисторах
3. Логические

элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах

Слайд 19

19
Основные свойства логических элементов на КМДП-транзисторах:
1. Высокое быстродействие. Заряд и разряд

паразитной выходной емкости Cвых проходит через один из открытых ключевых транзисторов.
2. Отсутствие энергопотребления в статическом состоянии, так как один из ключевых транзисторов закрыт и сквозной ток равен нулю. Мощность потребляется только при переключении из одного состояния в другое, когда, например, при переключении из 0 в 1 n-канальный транзистор еще не закрылся, а р-канальный транзистор – уже открыт. Очевидно потребляемая мощность тем больше, чем выше частота переключения.
3. Высокая нагрузочная способность, обусловленная высоким входным сопротивлением МДП-транзисторов.
4. Ограниченный коэффициент объединения по входу. Для логического элемента ИЛИ-НЕ это связано со снижением быстродействия из-за роста паразитной емкости Свых при параллельном включении n-канальных транзисторов, а для И-НЕ – с ростом U0вых=nUси.ост., которое может оказаться больше Uпор. Здесь n – число входов логического элемента.

3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах

Слайд 20

ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ
20
Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред.

Н. П. Грачева. – СПб.: Военная академия связи. 2014. – 204с.: ил. C. 30–43, 44-49 .
Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред. Н. П. Грачева. Электронное учебное пособие. – СПб.:– ВАС, 2016.
Дополнить конспекты

Слайд 21

Самой распространённой микросхемой «транзисторно-транзисторной логики» (ТТЛ), выполняющей функцию «НЕ», является интегральная

микросхема (ИМС) К155ЛН1, внутри которой имеется шесть элементов «НЕ».

- «НЕ» (NOT) – функция отрицания (инверсии сигнала). Потому его чаще называют - «инвертор»

- «И» (AND) – функция сложения (если на всех входах единица, то на выходе будет единица, в противном случае, если хотя бы на одном входе ноль, то и на выходе всегда будет ноль). В алгебре-логике элемент «И» называют «конъюнктор».

Самой распространённой микросхемой «транзисторно-транзисторной логики» (ТТЛ), выполняющей функцию «2И», является интегральная микросхема (ИМС) К155ЛИ1, внутри которой имеется четыре элемента «2И».

И-НЕ» (NAND) – функция сложения с отрицанием (если на всех входах единица, то на выходе будет ноль, в противном случае на выходе всегда будет единица)

Самой распространённой микросхемой ТТЛ, выполняющей функцию «2И-НЕ», является ИМС К155ЛА3, а микросхемами КМОП (комплементарный металлооксидный полупроводник) – ИМС К561ЛА7 и К176ЛА7, внутри которых имеется четыре элемента «2И-НЕ»

Логические элементы на биполярных и МДП-транзисторах. Лекция 11

Содержание

2ЛИТЕРАТУРАУЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ1. Классификация ЛЭ и их основные характеристики.2. Диодно-транзисторные и транзистор-транзисторные

Классификация ЛЭ и их основные характеристики3Признаки различия типов логических элементов:– диодно-транзисторные логические

Классификация ЛЭ и их основные характеристики4– логические уровни выходного сигнала – U1вых

Классификация ЛЭ и их основные характеристики5Помехоустойчивость логического элемента количественно оценивается допустимым

Классификация ЛЭ и их основные характеристики6Быстродействие логического элемента количественно оценивается средней

Классификация ЛЭ и их основные характеристики7.Здесь Потребляемая мощность логического элемента определяется

2. Диодно-транзисторные и транзистор--транзисторные логические элементы8Диодно-транзисторными элементами называют логические элементы, выполняющие

2. Диодно-транзисторные и транзистор--транзисторные логические элементы9Основные свойства логического элемента1. Технологическая простота.2.

2. Диодно-транзисторные и транзистор--транзисторные логические элементы11Свойства логического элемента:Высокое быстродействие. Заряд и

Сложный инвертор с высокой нагрузочной способностью и повышенной помехоустойчивостью2. Диодно-транзисторные и

133. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторахКлюч на n-канальных МДП-транзисторахUвх=Uси.ост.

14Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах:Такой инвертор широко используется во многих

153. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторахЛогический элемент И-НЕ на

16Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах:1. Высокая плотность размещения на подложке

173. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторахПростой инвертор НЕ на

18Логический элемент И-НЕ на комплементарных МДП-транзисторахЛогический элемент ИЛИ-НЕ на комплементарных МДП-транзисторах3. Логические

19Основные свойства логических элементов на КМДП-транзисторах:1. Высокое быстродействие. Заряд и разряд

ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ20Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред.

Самой распространённой микросхемой «транзисторно-транзисторной логики» (ТТЛ), выполняющей функцию «НЕ», является интегральная

Похожие презентации

2
ЛИТЕРАТУРА
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Классификация ЛЭ и их основные характеристики.
2. Диодно-транзисторные и транзистор-транзисторные

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
3
Признаки различия типов логических элементов:
– диодно-транзисторные логические

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
4
– логические уровни выходного сигнала – U1вых

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
5
Помехоустойчивость логического элемента количественно оценивается допустимым

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
6
Быстродействие логического элемента количественно оценивается средней

Классификация ЛЭ и их основные
характеристики
7
.
Здесь
Потребляемая мощность логического элемента определяется

2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
8
Диодно-транзисторными элементами называют логические элементы, выполняющие

2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
9
Основные свойства логического элемента
1. Технологическая простота.
2.

2. Диодно-транзисторные и транзистор-
-транзисторные логические элементы
11
Свойства логического элемента:
Высокое быстродействие. Заряд и

Сложный инвертор с высокой нагрузочной способностью и повышенной помехоустойчивостью
2. Диодно-транзисторные и

13
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах
Ключ на n-канальных МДП-транзисторах
Uвх=Uси.ост.

14
Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах:
Такой инвертор широко используется во многих

15
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах
Логический элемент И-НЕ
на

16
Особенности логических элементов на n-канальных МДП-транзисторах:
1. Высокая плотность размещения на подложке

17
3. Логические элементы на n-канальных МДП-транзисторах и комплементарных МДП-транзисторах
Простой инвертор НЕ на

18
Логический элемент И-НЕ на
комплементарных МДП-транзисторах
Логический элемент ИЛИ-НЕ на комплементарных МДП-транзисторах
3. Логические

19
Основные свойства логических элементов на КМДП-транзисторах:
1. Высокое быстродействие. Заряд и разряд

ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ
20
Вычислительная техника и информационные технологии. /Под общ. ред.