Изучение характеристик ключевых схем на дополняющих МОП-транзисторах (КМОП)

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить характеристики ключевых схем на дополняющих МОП-транзисторах (КМОП) и базовых схем логических элементов КМОП, используя возможности программы MC8DEMO. Изучить содержание процессов в формирователях импульсов на базе ЛЭ КМОП и проявления гонок (состязаний) в цифровых схемах. 2. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАБОТЕ БАЗОВОЙ СХЕМЫ КМОП КМОП обозначает получившую широкое распространение технологию изготовления ИС.

Особенностью ИС КМОП является использование в качестве базовой схемы комплементарного ключа (рис.1), состоящего из ключевого транзистора Tn и нагрузочного – Tp. Ключевой транзистор c индуцированным каналом Tn имеет канал n-типа (отпирание транзистора Tn происходит при >, - порог отпирания n-канального транзистора), а нагрузочный транзистор с индуцированным каналом Tp – канал p-типа (отпирание нагрузочного транзистора Tp происходит

при <, - порог отпирания p-канального транзистора). Управляющее напряжение воздействует одновременно на ключевой и нагрузочный транзисторы, вид вольт-амперной характеристики нагрузки под воздействием меняется, поэтому комплементарный ключ рис.1 является ключом с нелинейной активной нагрузкой. Когда напряжение мало, < - ключевой транзистор Tn закрыт (через него протекает только весьма малый ток утечки), но нагрузочный

транзистор Tp при этом открыт, его напряжение затвор-исток более отрицательное, чем , так как <. В режиме замкнутого ключа (максимальной проводимости канала) МОП-транзистор представляет собой некоторое сопротивление Rт между истоком и стоком (сопротивление канала), зависящее от напряжения на затворе. Величина этого сопротивления аналитически выражается формулой , ( 1 ) где - параметр МОП-транзистора (удельная крутизна), -

соответственно напряжение на затворе и пороговое напряжение. При максимальных значениях в зависимости от типа транзистора это сопротивление составляет Rт 200 Ом ... 500 Ом для n-канальных транзисторов, для p-канальных – оно примерно в 3 раза больше. При < статическому состоянию ключа рис.1 соответствует простейшая схема замещения рис.3,а, в которой запертый транзистор Tn представлен разрывом всех его выводов, а открытый транзистор Tp -