Разработка стенда для анализа работы логического элемента "кодер"

дипломная работа

1.2.2 Результаты исследований работы логических устройств с помощью программы схемотехнического моделирования PSpice AD

Анализ работы логического элемента 2И-НЕ на КМОП транзисторах практически совпадает с упрощенной схемой "И" на ключах с электронным управлением, которую мы рассматривали ранее. Отличие заключается в том, что нагрузка подключается не к общему проводу схемы, а к источнику питания. Принципиальная схема элемента "2И-НЕ", выполненного на комплементарных МОП транзисторах приведена на рисунке 13.

Рисунок 1.13. Принципиальная схема элемента "2И-НЕ", выполненного на комплементарных МОП транзисторах.[7]

Рисунок 1.14. Схема элемента 2И-НЕ выполненная в Protel.

Рисунок 1.15 . Результаты анализа работы элемента 2И-НЕ в статическом режиме.

В этой схеме можно было бы применить в верхнем плече обыкновенный резистор, однако при формировании низкого уровня схема постоянно потребляла бы ток. Вместо этого, в качестве нагрузки используются p-МОП транзисторы. Эти транзисторы образуют активную нагрузку. Если на выходе требуется сформировать высокий потенциал, то транзисторы открываются, а если низкий - то закрываются.

В приведённой на рисунке 13. схеме ток от источника питания на выход микросхемы будет поступать через один из транзисторов, если хотя бы на одном из входов (или на обоих сразу) будет присутствовать низкий потенциал (уровень логического нуля). Если же на обоих входах будет присутствовать уровень логической единицы, то оба p-МОП транзистора будут закрыты и на выходе микросхемы сформируется низкий потенциал.

Условно-графическое изображение логического элемента 2И-НЕ показано на рисунке 16, а таблица истинности приведена в таблице 1. В таблице 12 входы обозначены как x1 и x2, а выход - F.

Рисунок 1.16. Условно-графическое изображение элемента "2И-НЕ".

Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию "2И-НЕ".

Анализ работы логического элемента "ИЛИ-НЕ". Этот элемент, выполненный на КМОП транзисторах, представляет собой параллельное соединение ключей с электронным управлением. Отличие от схемы "2ИЛИ", рассмотренной ранее, заключается в том, что нагрузка подключается не к общему проводу схемы, а к источнику питания. Вместо резистора в качестве нагрузки используются p-МОП транзисторы. Принципиальная схема элемента "2ИЛИ-НЕ", выполненного на комплементарных МОП транзисторах приведена на рисунке 4.

Рисунок 1.17. Принципиальная схема элемента "2ИЛИ-НЕ", выполненного на комплементарных МОП транзисторах.[7]

Рисунок 1.18. Схема элемента 2ИЛИ-НЕ, выполненная в Protel.

В схеме логического элемента "2ИЛИ-НЕ" в качестве нагрузки используются последовательно включенные p-МОП транзисторы. В ней ток от источника питания на выход микросхемы будет поступать только если все транзистора в верхнем плече будут открыты, т.е. если сразу на всех входах будет присутствовать низкий потенциал (уровень логического нуля). Если же хотя бы на одном из входов будет присутствовать уровень логической единицы, то верхнее плечо будет закрыто и ток от источника питания поступать на выход микросхемы не будет.

Таблица истинности, реализуемая этой схемой, приведена в таблице , а условно-графическое обозначение этих элементов приведено на рисунке.

Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию "2ИЛИ-НЕ"

Рисунок 1.19. Условно-графическое изображение элемента "2ИЛИ-НЕ".

Рисунок 20. Схема логического элемента 3ИЛИ-НЕ, выполненная Protel.

Рисунок 21. Результаты исследований времени переключения элемента 3ИЛИ-НЕ в программе PSpice AD (компонент системы OrCAD).

В настоящее время именно КМОП микросхемы получили наибольшее развитие. Причём наблюдается постоянная тенденция к снижению напряжения питания. Первые серии микросхем, такие как К561 (аналог серии CD4000В, предложенной впервые фирмой RCA) обладали достаточно широким диапазоном изменения напряжения питания Ucc = 3.-.18 В.

1.3 Разработка стенда

Делись добром ;)