Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Интегральные микросхемы 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

интегральные микросхемы

При том огромном значении, которое придается в настоящее время интегральным микросхемам (ИМС), мы надеемся, что читатель не будет чересчур шокирован тем обстоятельством, что данная глава открывается некоторыми замечаниями относительно р-п-р и п-р-п транзисторов.

Производство полупроводников насчитывало уже свыше двух десятилетий, п])ежде чем стало возможным создавать дискретные п-р-п и р-п-р транзисторы, способные эффективно совместно работать в комплементарных схемах. Даже в выпускаемых в настоящее время ИМС р-п-р транзисторы имеют очень плохие параметры в сравнении с транзисторами п-р-п типа. Сравнение этих приборов показывает, что у р-п-р транзисторов значительно меньше значения /гр, они вносят гораздо больший сдвиг по фазе и обладают намного меньшими значениями коэффициента передачи тока р, чем п-р-п транзисторы. Большинство разработчиков делают все возможное, чтобы исключить ситуации, требующие применения транзисторов р-п-р типа. В то же время инженеры, работающие с большими интегральными схемами (БИС) со структурой металл-окисел-полупроводник, уже применяют в своих разработках ИМС, содержащие тысячи совместимых р- и п-канальных МОП-транзисторов.

1.1. КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ МОП-ТРАНЗИСТОРЫ

Для тех, кто еще не знаком с комплементарными ИМС, применяемыми в цифровых и запоминающих устройствах, поясним, что приборы, у которых стрелка направлена от транзистора (рис. 1.1), являются р-ка-



нальными; в транзисторах, у которых стрелка направлена к прибору, канал имеет проводимость п-типа. Разрывы в линии, обозначающей канал, показывают, что


Рис. 1.1. Схема интегральной сборки КМОП транзисторов СА3600Е.

такой транзистор работает в режиме с обогащением (т. е. для введения его в проводящее состояние необходимо подать на затвор напряжение, превышающее потенциал истока на величину, называемую пороговым напряжением) .

Комплементарные (с дополнительной симметрией) ИМС с МОП-структурой (так называемые КМОП-схе-мы), предназначенные для использования в цифровых схемах, впервые появились около семи лет назад'.

1.2. ОСНОВНАЯ КМОП-СХЕМА

Рассмотрим вкратце работу КМОП-структуры в режиме переключения.

Основная КМОП-схема [1, 2] состоит из последовательно включенных р- и п-канального траизисторов. В этой схеме положительное напряжение подается на

Следует учитывать тот факт, что книга была написана в 1974 г. - Прим. пер.



исток р-канального транзистора, исток п-канального транзистора заземляется, а сток и затвор одного транзистора соединяются соответственно со стоком и затвором другого транзистора. При подаче на входы (затворы) значительного отрицательного напряжения (принимаемого за логический 0), р-канальный транзистор полностью открывается. При этом напряжение на выходе возрастает практически до напряжения питания, отличаясь от него всего на несколько милливольт.

Повторим вкратце: р-канальный прибор полностью открывается, п-канальный закрывае-тся и через него проходит лишь ток утечки порядка 1 нА. Ток стока фактически равен О (если не считать утечки, которая имеет тот же порядок, что и утечка через конденсатор).

Если теперь подать на затворы большое положительное напряжение возбуждения, то р-канальный транзистор закроется, а транзистор с каналом п-типа будет вьшужден полностью открыться, разряжая при этом подключенный к выходному зажиму конденсатор хранения, отводя от нагрузки ток и т. д.

Логично сделать вывод, что если рабочая точка будет задана посередине между этими двумя состояниями, т. е. так, чтобы каждый из транзисторов был полуоткрыт, то такая схема может служить основой линейного усилителя.

Сравнив между собой кривые передаточной характеристики согласованной пары, состоящей из р- и -канального транзисторов, можно заметить, что различные напряжения питания (5, 10 и 15 В) очень мало изменяют их форму; этот факт является одной из причин, по которым к линейному применению КМОП-схем проявляется большой интерес.

1.3. ТИПОВАЯ СХЕМА ЛИНЕЙНОГО КМОП-УСИЛИТЕЛЯ

В примерах по линейной схемотехнике на КМОП-транзисторах, которые будут рассмотрены в этой главе, использован выпущенный в 1973 г. линейный усилитель СА3600Е [3, 4]. Данная ИМС содержит шесть МОП-транзисторов, специально предназначенных для работы в линейных схемах. Принципиальная схема ИМС



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89