Устройство согласования ттл-элементов с мдп-элементами

 

В.М.Некрасов, А.M.Ïðîêoïåíêo, и Н.И.Хцынский ВьЕ ".,Я тЯЦ

"";-" г т;ю

Г ам

I (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО СОГЛАС08АНИЯ ТТЛ ЭЛЕМЕНТ08

С МДП ЭЛЕМЕНТАМИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может . быт ь использовано для согласования диодно-транзисторных и транзисторно" транзисторных (ДТЛ и ТТЛ) логических элементов с элементами на дополняющих МДП-транзисторах.

Известно устройство согласования

ТТЛ элементов с МДП элементами, вы" полненное на дополняющих МДП-транзис"

1О торах, содержащее входной транзистор, первый и второй инверторы f1) .

Недостатком такого устройства является невозможность согласования ТТЛ элемент.ов с ИДП элементами, напряже35 ние питания которых превышает напряжение питания ТТЛ элементов.

Известно устройство согласования

ТТЛ элементов с элементами на дополняющих МДП-транзисторах, напряжение питания которых превышает напряжение питания ТТЛ элементов, содержащее входной транзистор, включенный между первой шиной питания и входной шиной устройства, затвор которого подклю" чен к общей шине, первый инвертор, включенный между первой шиной питания и общей шиной, вход которого подключен к входной шине устройства, и второй и третий инверторы, истоки нагрузочных транзисторов которых подключены к второй шине питания, а затворы образуют перекрестные связи с выходами этих инверторов, входами второго и третьего инверторов являются затворы переключающих транзисторов, которые подключены соответственно к входу и выходу первого инвер" тора (2) .

Недостатками известного устройства являются сравнительно низкое быстродействие и большая потребляемая мощность в режиме переключения. Это обусловлено тем, что при открывании переключающего транзистора во втором или третьем инверторе нагрузочный транзистор инвертора еще открыт, и через оба транзистора кратковременно

3 91908 протекает сравнительно большой сквозной, ток. Уменьшение сквозных токов путем уменьшения крутизны нагрузочных транзисторов во втором и третьем инверторах приводит к снижению быстродействия.

Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение потребляемой мощности, Для достижения поставленной цели 16 в устройство согласования ТТЛ элементов с МДП элементами, выполненное на дополняющих ИДП-транзисторах, содержащее входной транзистор, включенный между первой шиной питания и входной шиной устройства, затвор которого подключен к общей шине, первый инвер, тор, включенный между первой ниной пи" тания и общей шиной, вход которого подключен к входной шине устройства, и второй и третий инверторы, истоки нагрузочных транзисторов которых подключены к второй шине питания, истоки переключающих транзисторов - к общей шине, стоки переключающих транзисторов и затворы нагрузочных транзисторов образуют пе1 рекрестные связи и подключены к соответствующим выходным шинам, а затворы переключающих транзисторов под- ЗЕ ключены соответственно к выходу и входу первого инвертора, введены два дополнительных транзистора с каналом того же типа, ч;о и, нагрузочных транзисторов, первый дополнительный транзистор включен между нагрузочным и переключающим транзисторами второго инвертора, а второй - между нагрузочным и переключающим транзисторами третьего инвертора, затвор дополнительного транзистора в каждом инверторе подключен к затвору переключающего транзистора.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устройства, выполненного на дополняющих

ИДП-транзисторах; на фиг. 2 - тî же, вариант (напряжение питания на шинах

2 и 13 разной полярности) .

Входной транзистор 1 включен между первой шиной 2 питания и входной шиной 3 устройства, его затвор подключен к общей шине 4, Первый инвертор образован транзисторами 5 и 6 и включен между шинами 2 и 4, его вход подключен к шине 3. Второй и третий инверторы образованы соответственно. последовательно включенными транзисторами 7„8, 9 и 10, 11, 12. Истоки

9 4 нагрузочных транзисторов 7 и 10 подключены к второй шине 3 питания, истоки переключающих транзисторов

9 и 12 - к шине 4, стоки транзисторов

9 и 12 и затворы транзисторов 7 и 10 образуют перекрестные связи и подключены к соответствующим выходным шинам 14 и !5, Затворы первого дополнительного транзистора 8 и переключающего транзистора 9 подключены к выходу первого инвертора, а затворы второго дополнительного транзистора 1! и переключающего транзистора 12 к входу первого инвертора.

Устройство работает следующим образом.

Входной транзистор 1 предназначен .для повышения уровня напряжения логической единицы на входе устройства и находится в открытом состоянии во всех режимах работы устройства.

Пусть в исходном состоянии уровень напряжения на входной нине 3 устрой" ства соответствует логическому нулю (0-0,5)B. При этом на выходе первого инвертора устанавливается напряжение, равное напряжению нины 2 питания (E< ) .

Уровень напряжения Е на затворах транзисторов 8 и 9 и нулевой уровень напряжения на затворах транзисторов

11 и 12 обеспечивают формирование на первой выходной шине 14 нулевого уровня напряжения, а на второй выходной шине 15 - уровня напряжения,соответствующего напряжению шины 13 питания (Е ) .

При поступлении на вход 3 устройства уровня логической единицы, на выходе nepaoro инвертора формируется нулевой уровень напряжения, который обеспечивает запирание транзистора 9 и полностью открывает транзистор 8.

Входной сигнал (уровень логической единицы), поступающий на затворы транзисторов 11 и 1 2, обеспечивает открывание транзистора 12 и уменьшает проводимость канала транзистора

11, так как напряжение затвор-исток транзистора 11 уменьшается за счет входного сигнала. При этом независимо от напряжения на затворе транзистора 10 из-за модуляции сопротивления канала транзистора 11 на выходе третьего инвертора (на второй выходной шине 1 Я быстро формируется уровень напряжения, близкий к нулевому „ что, в свою очередь, обеспечивает открывание транзистора 7. 4ерез транзисторы 7 и 8 на первой выходной

5 91908

-шине 14 формируется уровень напряже ния, равный Е . По мере повышения напряжения на первой выходной шине

14 усиливается действие положительной обратной связи с выхода второго инвертора (c первой выходной шины 14) на затвор транзистора 10, который постепенно закрывается, и сквозной ток в третьем инверторе быстро исчезает. Таким образом, процесс пере" 10 хода устройства согласования в новое состояние проходит лавинообразно.

Модуляция сопротивления канала транзисторов 8 и 11 не только позволяет уменьшить сквозной ток во вто-15 ром и третьем инверторах, Но также и увеличить крутизну транзисторов

7 и 10, что, в свою. очередь, позволяет ускорить перезаряд емкостей, подключенных к выходным шинам, и, 2о следовательно, повысить быстродействие устройства.

Работа второго варианта устройства (фиг 2) практически не отличается от работы первого варианта устройст- 25 ства (фиг. 1) с учетом соответствую1 щего изменения типа проводимости канала у транзисторов во втором и третьем инверторах.

Введение дополнительных транэис" 5В торов и увеличение крутизны нагрузочных транзисторов позволяет повысить быстродействие почти в 1,7 раза и уменьшить потребляемую мощность по сравнению с прототипом почти на

30%

Формула изобретения

Устройство согласования TTJl элементов с ИДП элементами, выполненное на дополняющих МДП-транзисторах, содержащее входной транзистор, включенный между первой шиной питания и входной шиной устройства, затвор которого подключен к общей шине, первый инвертор, включенный между первой шиной питания и общей шиной, вход которого подключен к входной шине устройства, и второй и третий инверторы, истоки нагрузочных транзисторов которых подключены к второй шине питания,. истоки переключающих транзисторов - к общей шине, стоки переключающих транзисторов и затворы нагрузочных транзисторов образуют перекрестные связи и подключены к соответствующим выходным шинам, а затворы переключающих транзисторов подключены соответственно к выходу и входу первого инвертора, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности, в него введены два дополнительных транзистора с каналом того же типа, что и у нагрузочных транзисторов, первый дополнительный транзистор включен между нагруэочным и переключающим транзисторами второго инвертора, а второй - между нагрузочным и переключающим транзисторами третьего инвертора, затвор дополнительного транзистора в каждом инверторе подключен к затвору переключающего тран. эисторд °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Франции Ь" 2373921, кл. H 03 K 19/40, 1978..

2. Авторское свидетельство CCCP и 513502, кл. Н 03 К 19/00, 1974.!