Лекция №13 Логические элементы на мдп-транзисторах. Инвертор на основе мдп транзисторов

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема КМДП-логики, реализующая функции И-НЕ (а) и ИЛИ-HE (б)
Для построения схемы ИЛИ-HE требуется последовательное включение МДП-транзисторов с каналом p-типа и параллельное включение транзисторов с каналом п-типа (положительная логика).
Схема (рис. 2, б) работает так же, как и предыдущая. Когда на всех входах действует высокий потенциал логической единицы, транзисторы VT₃ и VT₄ открываются, а р-канальные транзисторы закрываются. Выходное напряжение определяется падением напряжения на открытых транзисторах и соответствует логическому нулю. Если на один из входов подается сигнал логической единицы, то этот п-канальный транзистор открывается и выходное напряжение определяется этим открытым транзистором.
Микросхемы на КМДП-транзисторах потребляют очень малую мощность при сравнительно высоком быстродействии.
Затвор транзистора МДП и подложка, разделенные слоем диэлектрика, образуют конденсатор. Емкость конденсатора невелика, а сопротивление утечки очень велико, что способствует накоплению статических зарядов. Электрическая прочность тонкого слоя диэлектрика составляет 150...200 В. Статический заряд малой энергии, попав на затвор, может произвести пробой диэлектрика. Для защиты транзистора от пробоя каждый вход современных микросхем КМДП-логики снабжается защитной цепью (рис. 3).

Рис. 3. Схема защиты входной цепи КМДП-логики от пробоя
Подложки каждого из транзисторов соединены с их истоками, что предотвращает открывание р-п-переходов. Затворы в обоих транзисторах объединены и на них подается входной сигнал. Особенностью схемы защиты является наличие защитных диодов VD₁...VD₃, шунтирующих затворы входных транзисторов и препятствующих пробою диэлектрика под затвором от действия электростатического заряда. Защитные диоды смещаются в обратном направлении. Резистор R (0,2...2 кОм) совместно с барьерными емкостями диодов VD₂ и VD₃ образуют интегрирующую цепь, что уменьшает скорость нарастания напряжения на затворе, при котором диоды VD₂, VD₃ успевают открыться.
Если входное напряжение U_BX подается от источника с малым внутренним сопротивлением и амплитудой, большей значения и_ип, то через VDi будет протекать большой прямой ток. Поэтому при использовании таких схем рекомендуется включать напряжение питания раньше входного сигнала, а при выключении — наоборот.
В тех узлах, где по необходимости на входы поступают напряжения, превышающие величину 1У_И._П, в цепь входа следует включать резисторы, ограничивающие входной ток на уровне 1...2 мА.
На неиспользованные входы КМДП-логики подают постоянный потенциал (+С/_ИП или 0 в зависимости от функции элемента) или объединяют их с другими, задействованными входами.