Особенности построения мультиплексоров на КОМП элементах.

При работе с КМОП логическими элементами электронный ключ очень легко получить на одном или двух МОП транзисторах, поэтому в КМОП схемах логический элемент "И" в качестве электронного ключа не используется. Схема электронного ключа, выполненного на комплементарных МОП транзисторах, приведена на рисунке 6.21.

Такой ключ может коммутировать как цифровые, так и аналоговые сигналы. Сопротивление открытых транзисторов составляет десятки Ом, а сопротивление закрытых транзисторов превышает десятки мегом. В этом есть как преимущества, так и недостатки. То, что ключ, собранный на МОП транзисторе, не является обычным логическим элементом, позволяет объединять выходы электронных ключей в точном соответствии со схемой, приведённой на рисунке 6.16. Это существенно упрощает схему устройства.

Рисунок 6.21 – Схема электронного ключа, выполненного на МОП транзисторах

МОП мультиплексор может быть использован для коммутации аналоговых сигналов. При этом только следует не забывать, что такая схема не выдерживает отрицательных напряжений. Это означает, что для коммутации аналоговых сигналов необходимо использовать дополнительную схему смещения, так чтобы значения аналогового сигнала находились в диапазоне от потенциала общего провода схемы до напряжения питания мультиплексора. При работе с мультиплексором, собранным на таких ключах, необходимо дополнительно включать на его входе и выходе логические элементы. Только в этом случае цифровая схема в целом будет функционировать правильно (не вызывать затухания сигналов). Следует отметить, что в большинстве схем цифровых устройств это условие выполняется автоматически.

В мультиплексоре по логике его работы требуется подключать к выходу только один из входных сигналов, поэтому точно так же, как и в ТТЛ микросхемах для управления электронными ключами двоичным кодом в состав мультиплексора вводится дешифратор. Схема такого мультиплексора приведена на рисунке 6.22.

Условно-графическое обозначение мультиплексоров не зависит от технологии изготовления микросхем, то есть КМОП мультиплексор обозначается точно так же, как это приведено на рисунке 6.20.

Рисунок 6.22 – Схема КМОП мультиплексора

В отечественных микросхемах мультиплексоры обозначаются буквами КП, следующими непосредственно за номером серии микросхем. Например, микросхема К1533КП2 является сдвоенным четырёхканальным мультиплексором, выполненным по ТТЛ технологии, а микросхема К1561КП1 является сдвоенным четырёхканальным мультиплексором, выполненным по КМОП технологии.

Демультиплексоры

Демультиплексорами называются устройства, которые позволяют подключать один вход к нескольким выходам. Демультиплексор можно построить на основе таких же схем логического "И", как и при построении мультиплексора. Существенным отличием от мультиплексора является возможность объединения нескольких входов в один без дополнительных схем. Однако для увеличения нагрузочной способности микросхемы, на входе демультиплексора для усиления входного сигнала дополнительно включается инвертор.

Схема демультиплексора, иллюстрирующая принцип его работы, приведена на рисунке 6.23. В этой схеме для выбора конкретного выхода демультиплексора, как и в мультиплексоре, используется двоичный дешифратор.

Рисунок 6.23 – Принципиальная схема демультиплексора

Однако если рассмотреть принципиальную схему самого дешифратора, то можно значительно упростить демультиплексор. Достаточно просто к каждому логическому элементу “И”, входящему в состав дешифратора просто добавить ещё один вход — In. Такую схему часто называют дешифратором с входом разрешения работы. Условно-графическое изображение демультиплексора приведено на рисунке 6.24.

Рисунок 6.24 – Условно графическое обозначение демультиплексора с четырьмя выходами

В КМОП микросхемах не существует отдельных микросхем демультиплексоров, так как МОП мультиплексоры, описанные ранее, по информационным сигналам вход и выход не различают, т.е. направление распространения информационных сигналов, точно также как и в механических ключах, может быть произвольным. Если поменять входы и выход местами, то КМОП мультиплексоры будут работать в качестве демультиплексоров. Поэтому их часто называют просто коммутаторами.

Генераторы

При работе цифровых схем часто возникает задача синхронизации моментов изменения или записи сигналов. Для этого можно воспользоваться любым известным генератором периодических сигналов.

Генератор, в принципе, может быть построен на любом усилительном элементе, охваченном положительной обратной связью. Обобщённая схема генератора незатухающих колебаний приведена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Обобщенная схема генератора

Для самовозбуждения колебаний в такой схеме необходимо выполнить два условия:

1. баланс амплитуд;

2. баланс фаз.

Баланс амплитуд выполняется если произведение коэффициента усиления усилителя K и коэффициента передачи цепи обратной связи b будет больше единицы:

Баланс фаз выполняется, если сумма фазового сдвига усилителя a и фазового сдвига цепи обратной связи j будет равным нулю или 360°:

В качестве усилительного элемента можно использовать любой активный элемент, обладающий усилением, в том числе транзистор или операционный усилитель. Однако в этом случае потребуется специальное устройство преобразования выходного сигнала генератора к цифровым логическим уровням, используемым в разрабатываемой схеме.

Намного проще было бы использовать для построения тактовых генераторов логические элементы. Так как любые логические элементы обладают усилением, то для построения генераторов можно использовать как инверторы, так и схемы логического "И" и "ИЛИ". В некоторых случаях для построения генераторов используют даже триггеры. Так как от параметров усилительного элемента в значительной степени зависят параметры генератора, то рассмотрим логический инвертор с точки зрения его усилительных параметров.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: