Интегральные схемы с дополняющими МОП-транзисторами

 

Схемы с дополняющими МОП-транзисторами представляют собой специальный тип интегральных схем и были впервые раз­работаны фирмой RCA. Термин «МОП» означает, что транзи­стор имеет структуру металл — окисел — полупроводник. Как по­казано на рис. 14.5, а, схема состоит из двух дополняющих по­левых транзисторов МОП-типа с р- и я-каналами. Схемы ука­занного типа имеют ряд преимуществ в отношении технологии их изготовления и могут использоваться как в цифровых, так и в линейных аналоговых системах.

Рис. 14.5. Интегральные схемы с дополняющими МОП-транзисторами.

 

При отсутствии входных сигналов схемы МОП-типа с до­полняющими транзисторами, по существу, не потребляют ника­кой мощности. Логические системы из таких схем, содержащие около 100 вентилей, потребляют мощность менее 0,1 мВт. Как показано на рис. 14.5, полевые транзисторы МОП-типа с р- и n-каналами соединены параллельно и, таким образом, имеют характеристики противоположной полярности. Следовательно, если транзистор с р-каналом открыт, то транзистор с я-каналом находится в закрытом состоянии. По этой причине рабочий ток в схеме весьма мал, а к. п. д. схемы очень высок.

При работе в цифровых системах, где используются им­пульсные сигналы малой длительности, транзисторы работают поочередно, обеспечивая также очень незначительное потребле­ние мощности. При увеличении скорости переключения средняя мощность вентиля возрастает, хотя, если скорость переключения не превышает 10 кГц, значение рассеиваемой мощности состав­ляет не более 1 мкВт на вентиль. С повышением частоты сиг­нала увеличивается частота повторения импульсов тока, и по­этому несколько возрастает потребляемая мощность.

Благодаря особенностям передаточной характеристики схе­мы МОП-типа с дополняющими транзисторами имеют высокую помехоустойчивость. Различные фирмы выпускают интеграль­ные цифровые схемы такого типа, которые могут хорошо рабо­тать на частотах до нескольких мегагерц. Таким образом, МОП-схемы с дополняющими транзисторами могут с успехом применяться не только в вычислительных устройствах, но так­же в системах связи и измерительной аппаратуре.

Как показано на рис. 14.5,6, в схему может быть введен до­полнительный резистор Rь обеспечивающий линейный режим работы. Этот резистор включают между входным и выходным зажимами, так что он является цепью обратной связи, которая автоматически корректирует дрейф, появляющийся на выходе схемы. Так как при нормальной работе вентиля через него про­текает ток незначительной величины, то падение напряжения на резисторе R₁ практически отсутствует. Это позволяет при­менять высокоомный резистор R₁ величиной в несколько десят­ков мегом, что обеспечивает эффективное разделение сигналов на входе и выходе.

Схема, изображенная на рис. 14.5,6, может использоваться для построения генератора или усилителя. В схеме генератора с кварцевой стабилизацией частоты кварцевую пластину вклю­чают параллельно резистору R₁. Кварц ведет себя как резо­нансный контур в цепи обратной связи на частоте сигнала, обес­печивая высокую стабильность частоты колебаний (см. рис. 4.5).