Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська Політехніка”
Кафедра електронних
обчислювальних машин
Звіт
про виконання практичної роботи № 3
з курсу „Комп’ютерна електроніка”
Тема:
Реалізація логічних функцій на основі польових транзисторів
Львів – 2003
Мета: Реалізувати задану відповідно до власного варіанту логічну функцію на основі польових транзисторів та дослідити особливості її реалізації.
Теоретичний вступ
Польовим транзистором називається трьохелектродний напівпровідниковий пристрій, в якому струм утворюють основні носії заряду внаслідок дії провздовжного електричного поля, а керування величиною струму здійснюється за допомогою поперечного електричного поля, яке створюється напругою, що прикладена до керуючого електрода. Всі польові транзистори по конструктивним особливостям поділяються на дві групи:
а) польові транзистори з керуючим pn–переходом (канальні або уніполярні транзистори);
б) польові транзистори з ізольованим заслоном (МДН- або МОН-транзистори).
Через польові транзистори з керуючим pn–переходом при нульовому потенціалі на заслоні протікає найбільший струм стоку. Якщо до їх застону прикладається від’ємна різниця потенціалів, то стоковий струм зменшується і при певному її значенні транзистор закривається. Такі польові транзистори називаються нормально відкритими. Аналогічні властивості мають МОН-транзистори збідненого типу. На відміну від них, МОН-транзистори збагаченого типу закриваються, якщо на заслоні встановлюється нульовий потенціал. Тому їх називають нормально закритими. Через МОН-транзистор збагаченого типу протікає стоковий струм, якщо потенціал заслону перевищує певнє додатньє значення.
На рис. 6 приведена схема інвертора на МОН-транзисторах.
Рис. 6. Інвертор на МОН-транзисторах: а) збагаченого типу; б) з навантажуючим МОН-транзистором збідненого типу.
Внаслідок удосконалення nМОН технології виготовлення інтегральних схем стала можливою реалізація логічних елементів тільки на нормально-закритих МОН транзисторах при використанні однієї напруги живлення. Відповідні базові логічні nМОН-елементи приведені на рис. 7.
Рис. 7. Реалізація елементарних логічних функцій на основі nМОН-транзисторів:а) схема НІ; б) схема 2І–НІ; в) схема 2АБО–НІ.
Виконання роботи
Згідно з таблицею 1 записуємо логічну функцію у вигляді диз’юнктивної нормальної форми.
Таблиця 1
№ варіанта
Одиничні набори (x4, x3, x2, x1)
Опір допоміжних резисторів R
5 (21)
4, 5, 6, A, E
1,5 кОм
Повна диз’юнктивна форма заданої функції:
(1)
Мінімізована диз’юнктивна форма заданої функції:
(2)
Перетворимо аналітичний вираз функції (2) у вираз, який забезпечує мінімальні апаратні витрати при її реалізації на транзисторах:
(3)
Реалізація функції на основі польвих транзисторів зображена на рис. 2.
Рис. 2. Реалізація логічної функції на основі польвих транзисторів.
Таблиця істиності та логічні рівні вихідного сигналу логічної схеми, що реалізована на ідеальних елементах (рис. 2) та на польових транзисторах (рис. 3), приведені в табл. 2.
Таблиця 2
№
X1
X2
X3
X4
F(X1,X2,X3,X4)
Вихідна напруга
1
0
0
0
0
0
1,3 В
2
0
0
0
1
0
1,3 В
3
0
0
1
0
0
1,3 В
4
0
0
1
1
0
1,3 В
5
0
1
0
0
1
3,5 В
6
0
1
0
1
1
3,5 В
7
0
1
1
0
1
3,5 В
8
0
1
1
1
0
1,6 В
9
1
0
0
0
0
1,5 В
10
1
0
0
1
0
1,5 В
11
1
0
1
0
1
3,6 В
12
1
0
1
1
0
1,5 В
13
1
1
0
0
0
1,6 В
14
1
1
0
1
0
1,6 В
15
1
1
1
0
1
3,6 В
16
1
1
1
1
0
1,7 В
Висновок: Виконуючи цю роботу, я навчився реалізовувати логічні функції на основі польвих транзисторів та досліджувати особливості схеми за допомогою симулятора цифрових і аналогових схем Electronics WorkBench.
