Логические элементы с открытым стоком

Схема ИЛИ-НЕ

Схема И-НЕ

Инвертор КМОП

n-канал

р-канал

Uзи

Iс

При высоком уровне напряжения ан входе VT2 открыт (U_ЗИ2»U_П), VT1 закрыт (U_ЗИ1»0). На выходе нулевой уровень напряжения. При низком уровне VT1 и VT2 меняются ролями (VT2 закрыт, VT1 открыт). На выходе – «1».

Диоды VD1-VD6 обязательно присутствуют во всех логических элементах КМОП, так как они защищают ПТ от статического электричества и возможных индуктивных отрицательных выбросов на выводах микросхемы. Они не изготавливаются специально, а получаются автоматически в технологическом процессе при изоляции транзисторов друг от друга. В инверторе VD3, VD5, VD6 защитные элементы от отрицательных импульсов. Диоды VD1, VD2, VD4 защищают вход и выход от положительных выбросов и ограничивают его на уровне U_п+0,6. Для дополнительной защиты входов, особенно при длинных входных проводах, и для устранения паразитных колебаний последовательно с входом включают резистор для ограничения тока заряда включения емкости.

Отрицательное напряжение на выводах подключенной микросхемы не может превышать 1,2 В; положительное – (U_П+0,6) В.

При логической «1» n-каналы VT3 и VT4 открыты, а p-канальные VT1 и VT2 – заперты, на входе логический «0». При подаче хотя бы одного логического «0» на вход, оказывается запертым одним из VT3 или VT4 и открытым хотя бы один из VT1 и VT2, что даст логическую «1» на выходе.

При двух логических «0» входы VT1 и VT2 закрыты, а VT3 и VT4 открыты. На выходе – логическая «1». При логической «1» на любом из выходов по крайней мере один из n-каналов и хотя бы один из последовательных соединений p-каналов закрыт. На выходе 0.

&

&

Не использованные входы КМОП надо включать так, чтоб не нарушались условия работы микросхемы в целом. В отличие от ТТЛ можно подключить к U_п напрямую. Нельзя оставлять неподключенными. При случайном соединении выхода с системой питания или с общей линией через открытие. Транзистор пропускает ток, ограниченный только сопротивлением канала и внутренним сопротивлением источника питания. Ток короткого замыкания и мощность рассеивания увеличиваются с ростом напряжения питания. При напряжении питания не более 5В и комнатной температуре 25˚С микросхема не выходит из строя при достаточно долговременном коротком замыкании.

Достоинства: Очень низкое потребление энергии в режиме покоя и при невысокой частоте переключения. При частотах близких к граничным потери мощности возрастают из-за увеличение токов заряда емкостей затвор-канала.

Широкий диапазон напряжения питания (5 – 15 В).

Не боится к.з. на выходных шины питания и земли из-за конечного сопротивления канала (≠0).

Недостатки: Боится статического электричества. Невысокое быстродействие.