« poprzedni punkt | następny punkt » |
Podstawowymi cyfrowymi układami scalonymi wykorzystywanymi w praktyce są układy TTL (ang. Transistor Transistor Logic) oraz układy CMOS (ang. Complementary MOS). Układy TTL są realizowane w technologii bipolarnej i do ich budowy wykorzystywane są tranzystory npn. Układy CMOS są realizowane w technologii unipolarnej i do ich budowy są wykorzystywane tranzystory MOS z kanałami typu p i n. W obu przypadkach w procesie produkcyjnym wykorzystywana jest technologia krzemowa, dla której, w pewnym przybliżeniu, spadek napięcia na przewodzącym złączu półprzewodnikowym wynosi 0,7V. Niżej wyjaśnimy jak zbudowane są podstawowe bramki w obu technologiach.
Na rysunku III.3 pokazano klasyczny schemat bramki TTL o symbolu 7400. (Występujący w układzie tranzystor z dwoma emiterami można traktować jak dwa tranzystory, których bazy połączone są ze sobą oraz których kolektory połączone są ze sobą). Zależnie od tego jakie napięcia są podane na wejścia układu, na wyjściu jest niski poziom napięcia L albo wysoki poziom napięcia H.
Ze szczegółowej analizy układu wynika, że jeżeli przynajmniej na jednym wejściu jest niski poziom napięcia, to przewodzą tranzystory T1 i T4 (T1 jest w stanie nasycenia) a tranzystory T2 i T3 są odcięte. Przy przewodzącym tranzystorze T4 i odciętym tranzystorze T3 na wyjściu bramki jest wysoki poziom napięcia. Jeżeli natomiast na obu wejściach bramki są wysokie poziomy napięć, to przewodzą tranzystory T1 (pracuje w reżimie odwrotnym), T2 i T3 (są w stanie nasycenia) a tranzystor T4 jest odcięty. Przy nasyconym tranzystorze T3 i odciętym tranzystorze T4 na wyjściu jest niski poziom napięcia. W sumie układ działa jak bramka NAND.
Rys. III.3. Bramka NAND TTL (7400)
Na rysunku III.4 pokazano schemat bramki CMOS. Jeżeli na wejściu bramki jest niski poziom napięcia (niższy od napięcia progowego tranzystora z kanałem typu n), to tranzystor z kanałem typu n jest odcięty a przewodzi tranzystor z kanałem typu p i na wyjściu jest wysoki poziom napięcia. Jeżeli natomiast na wejściu układu jest wysoki poziom napięcia, to przewodzi tranzystor z kanałem typu n a tranzystor z kanałem typu p jest odcięty i na wyjściu ustala się niski poziom napięcia. W rezultacie układ działa jak bramka NOT.
Rys III.4. Bramka NOT CMOS
« poprzedni punkt | następny punkt » |