Familii de circuite integrate digitale

Familii de circuite integrate digitale

T.T.L. - tranzistor-tranzistor-logic : nu se utilizeaza actualmente datorita dezavantajelor : - consum ridicat de la sursa de alimentare;

- sensibile la variatiile tensiunii de alimentare.

E.C.L. - circuite logice cuplate prin emitor. Avantaje : timpi de comutare mai mici, zeci sute de ns (10^-9s). Actualmente nu se utilizeaza.

CMOS - includ tranzistoare complementare cu canal P si canal N.

Avantaje :    - densitate mare de integrare;

tehnologie simpla, deci costuri reduse;

putere consumata redusa de la sursa de alimentare (practic nula in regim static);

rezistenta de intrare foarte mare (tipica pentru tranzistoarele MOS);

accepta tensiuni de alimentare intr-o scara relativ larga : 1,8 - 18V;

datorita rezistentei de intrare foarte mici si a unui curent de iesire relativ mare, se asigura un factor de bransament ridicat.

1. Serii de circuite CMOS

Circuitele CMOS au inclus in timp mai multe serii :

seria 4000 : cu aplicatii in domeniul industrial datorita unor tensiuni de alimentare relativ ridicate si a unei margini de zgomot foarte mare.

seria 74HC, 74HCT : circuite MOS rapide iar seria HCT are la iesire niveluri logice compatibile T.T.L.

T.T.L. : "0" - 0 ÷ 0,8V

"1" - 2 ÷ 2,4V

seria 74AHC, 74AHCE - performante superioare fata de HC (timpi de comutare mai mici si curenti de iesire mai mari).

Observtie :

Intre cele trei serii de circuite mentionate nu exista diferente structurale de principiu.

2. Inversorul CMOS

Inversorul CMOS este un circuit fundamental, utilizat in toate structurile de circuite integrate MOS. Acesta include ca elemente de baza doi tranzistori CMOS : unul cu canal n si celalalt p.

▪ Caracteristica de transfer:

i_D i_D

u_p u_GS -u_p u_GS

u_p - tensiune de programare;

Observatie:

La aceeasi geometrie, cele doua tipuri de tranzistoare prezinta parametri diferiti. Tranzistorul cu canal n este superior tranzistorului cu canal p din punct de vedere al frecventei de comutare care este mai mare, al tensiunii de programare care este mai redusa si al rezistentei D-S care de asemenea este de valoare mai mica.

2.1. Schema inversorului CMOS

Circuitele R₁D₁ si R₂D₂ sunt circuite care protejeaza intrarea tranzistorului MOS la supra tensiuni electrostatice. R₂ - rezistenta distributiva.

▪ Caracteristica de transfer : u_o = f(u_i);

T₁ → u_i = u_GS1 ;

T₂ → u_i = u_GS2 + (+E_D) ;

i_D i_D2 = f(u_i) - T₁

i_D1 = f(u_i) - T₂

+ED

0.3(+ED)

0.7(+ED)

Conduce T1 si T2

Conduce T1

Conduce T2

ui

u_o

In intervalul in care conduc ambele tranzistoare inversorul scurtcircuiteaza practic sursa de alimentare, la masa. In consecinta, consumul de la sursa de alimentare se realizeaza exclusiv pe durata comutarii circuitului, cand conduc ambele tranzistoare. In rest, consumul este practic nul pentru ca tranzistoarele sunt pe rand blocate.

Simbol :

2.2. Analiza functionarii in regim dinamic

_N

n = 1