9.4.6. n-КАНАЛЬНАЯ МОП-ЛОГИКА

n-МОП-элемент ИЛИ-НЕ (рис. 9.15) очень похож на элемент ИЛИ-НЕ РТЛ, изображенный на рис. 9.7. При этом по технологическим соображениям вместо омического сопротивления нагрузки используется МОП-транзистор, который, как и входные транзисторы, является нормально-запертым.

Рис. 9 15. Элемент ИЛИ-НЕ типа n-МОП (обычная схема).

Для того чтобы он открылся, нужно подать на его затвор высокое напряжение Следовательно, выходное напряжение в состоянии логической единицы будет равно потенциалу стока только тогда, когда вспомогательный потенциал превысит значение минимум на величину порогового напряжения. Кроме того, часто необходимо иметь отрицательное напряжение на подложке чтобы надежно запереть входные транзисторы. Типичные значения этих трех напряжений питания составляют

Входной ток МОП-транзисторов очень мал. Поэтому сопротивление нагрузки в этом случае выбирается более высо-коомным по сравнению с элементами но, несмотря на это, коэффициент разветвления по выходу весьма высок. Его верхняя граница в основном определяется требуемым временем переключения, так как паразитные емкости заряжаются тем медленнее, чем меньше ток стока.

Как видно из рис. 9.15, транзистор работает в качестве истокового повторителя. При этом его внутреннее сопротивление принимает значение Для того

чтобы получить требуемое высокоомное сопротивление, крутизну этого транзистора выбирают значительно меньшей, чем у входных транзисторов.

Можно значительно расширить возможности этой схемы, если использовать транзистор в качестве источника постоянного тока. Когда для этого применяется также n-канальный МОП-транзистор, то, как было указано в разд. 5.5, требуется транзистор нормально-открытого типа. Однако входные транзисторы всегда являются нормально-запертыми, поскольку в противном случае управляющее напряжение должно быть отрицательным, хотя выходное напряжение всегда положительно. Следовательно, прямая связь таких логических элементов была бы невозможна.

С помощью имплантации ионов достигается размещение нормально-запертых и нормально-открытых МОП-транзисторов на одном кристалле.

Рис. 9.16. Элемент ИЛИ-НЕ типа n-МОП (схема с нагрузкой в виде транзистора в режиме обеднения канала).

Преимущество полученных с помощью этой технологии схем с «обедненной нагрузкой» (т. е. с транзистором нагрузки, работающим в режиме обедненного канала) состоит в том, что устраняются оба вспомогательных напряжения питания и (рис. 9.16). Кроме того, потребление тока почти не зависит от напряжения питания.