Логический элемент на полевых транзисторах

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в цифровых интегральных схемах на полевых транзисторах. Целью изобретения является повышение быстродействия и коэффициента усиления по напряжению логического элемента (ЛЭ). ЛЭ содержит переключающий транзистор 1, диоды 2 сдвига уровня, источник тока на нагрузочном транзисторе 3. За счет введения транзисторов 8, 9 и диода 10, образующих вместе с транзистором 3 дифференциальный каскад, ток источника тока уменьшается на положительном фронте входного сигнала и увеличивается на отрицательном фронте входного сигнала. Это обеспечивает повышение отдаваемого в нагрузку тока и соответственно уменьшает время перезаряда нагрузочной емкости. 2 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в цифровых интегральных схемах на полевых транзисторах. Целью изобретения является повышение быстродействия и коэффициента усиления по напряжению логического элемента (ЛЭ). На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема ЛЭ; на фиг. 2 - пример реализации логического элемента. ЛЭ содержит переключающий транзистор 1, диоды 2 сдвига уровня выходного сигнала и источник тока на нагрузочном транзисторе 3, включенные последовательно между шиной 4 положительного напряжения питания и шиной 5 отрицательного напряжения питания, входную 6 и выходную 7 шины, первый 8 и второй 9 дополнительные транзисторы, между истоками которых включен диод 10, нагрузочный транзистор 3, объединенные исток и затвор которого подключены к шине 5 отрицательного напряжения питания, а сток - к истоку транзистора 8. Затвор транзистора 9 и сток транзистора 8 соединены с шиной 7 ЛЭ, сток транзистора 9 соединен с шиной 4 положительного напряжения питания, затвор транзистора 8 -с шиной 11 источника опорного напряжения V_оп=-0,8 В. Все транзисторы имеют канал одного типа проводимости. Для построения логического элемента ИЛИ необходимо параллельное включение переключающих транзисторов, тогда как функция И реализуется их последовательным включением. ЛЭ работает следующим образом. Напряжение на входе логического элемента управляет током переключающего транзистора и соответственно выходным напряжением ЛЭ. При повышении напряжения на выходе ЛЭ увеличивается ток в цепи транзистора 9 и уменьшается ток в цепи транзистора 8. Тем самым обеспечивается отрицательное внутреннее сопротивление источника тока. При изменении напряжения на входе ЛЭ от напряжения низкого логического уровня до напряжения высокого логического уровня выходная нагрузочная емкость С_н заряжается током. I⁰¹_вых=I_сн-I_ит(V¹_вых), где I_сн - ток насыщения переключающего транзистора 1; I_ит - ток источника тока, зависящий от напряжения на выходе схемы. При обратном изменении входного напряжения выходная емкость разряжается током I_ит/V⁰_вых/>I_ит /V¹_вых/. Коэффициент усиления по напряжению ЛЭ определяется соотношением K = = где S = - крутизна переключающего транзистора 1; R^п_вых= /V_зи=const - выход- ное сопротивление переключающего тран- зистора 1 на пологом участке ВАХ; R^ит_вых= - абсолютное значение дифференциального внутреннего сопротивления источника тока. Коэффициент усиления ЛЭ при R^п_вых>R^ит_вых может превышать единицу.

Формула изобретения

ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ с каналами одного типа проводимости, содержащий источник тока на нагрузочном транзисторе, исток которого соединен с затвором и шиной отрицательного напряжения питания, и последовательно включенные между шинами положительного и отрицательного напряжений питания переключающий транзистор, затвор которого соединен с входом логического элемента, а сток - с шиной положительного напряжения питания, и диоды сдвига уровня выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и коэффициента усиления по напряжению, введены первый дополнительный транзистор, включенный между диодами сдвига уровня и стоком нагрузочного транзистора, и второй дополнительный транзистор, сток которого соединен с шиной положительного напряжения питания, а затвор соединен со стоком первого дополнительного транзистора и выходом логического элемента, причем между истоками первого и второго дополнительных транзисторов включен в обратном направлении диод, а затвор первого дополнительного транзистора соединен с шиной источника опорного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---