Электроника. Правильно ли я понял принцип работы схемы?

[sunday]

Проверьте, пожалуйста, правильно ли я понимаю принцип работы данной схемы.

Цитата:

По умолчанию транзистор 3 открыт, а транзисторы 1 и 2 закрыты. Таким образом, напряжение питания потечет именно на выход, т.к. ниже у нас 2 закрытых транзистора. В итоге на выходе мы будем иметь напряжение питания, которое равно логической 1.

Если мы подаем напряжение равное логической 1 на транзистор 2, то он открывается. Токи с транзистора 1 и транзистора 2 встретятся и уйдут в землю вместе. Таким образом, на выходе у нас логический 0.

Если мы подаем напряжение равное логической 1 на транзистор 3, то он открывается. Токи с транзистора 1 и транзистора 3 встретятся и уйдут в землю вместе. Таким образом, на выходе у нас логический 0.

[Dmitriy40]

sunday в сообщении #1005752 писал(а):

Если мы подаем напряжение равное логической 1 на транзистор 2, то он открывается. Токи с транзистора 1 и транзистора 2 встретятся и уйдут в землю вместе. Таким образом, на выходе у нас логический 0.
Если мы подаем напряжение равное логической 1 на транзистор 3, то он открывается. Токи с транзистора 1 и транзистора 3 встретятся и уйдут в землю вместе. Таким образом, на выходе у нас логический 0.

Тут у Вас путаница в нумерации транзисторов.

Вообще, если я правильно понимаю, то для понимания работы схему можно упростить, заменив верхний транзистор Т3 на резистор, т.к. он специально изготавливается с каналом сравнительно большого сопротивления в открытом состоянии, т.е. выполняет именно функцию резистора. Резистор заменяют на открытый транзистор для упрощения техпроцесса и уменьшения занимаемого места на кристалле микросхем.

[Corund]

Если спрашиваете про логику работы данной схемы, то да - понимаете правильно (с поправкой на нумерацию элементов плюс возникает еще несколько вопросов к схеме, но, думаю, это уже придирки для учебной задачи), это элемент ИЛИ-НЕ (она же стрелка Пирса, она же дизъюнкция с инверсией).

Если спрашиваете про физику работы данной схемы, то нет, понимаете неправильно - я бы даже сказал - абсолютно не понимаете, что там происходит ("напряжение питания потечет именно на выход", "токи встретятся и уйдут в землю вместе" - не говорите так)

[rustot]

транзистор Т3 является источником тока. то есть если вы реально включите так транзистор и будете подставлять вместо остальной части схемы сопротивления разной величины то через каждый будет течь один и тот же ток, а падение напряжения на сопротивлении "подстраиваться" под него. естественно идеальным источником тока он не является и работает только в определенном диапазоне сопротивлений.

а вообще в схемах пытаться разобраться на уровне "вот тут конденсатор зарядился, потом разрядился, а вот тот транзистор сначала открылся а потом закрылся" - это тупиковый путь. почитайте "искусство схемотехники"

[Munin]

rustot в сообщении #1005822 писал(а):

транзистор Т3 является источником тока.

Вы перепутали полевые и биполярные транзисторы. Для полевых - Dmitriy40 сказал верно, транзистор Т3 является резистором.

[rustot]

хм. затвор соединенный с истоком через сопротивление или напрямую - это источник тока.



а тут не уверен, я эти обозначения 4-выводные не очень понимаю. заземленная подложка означает что обратная связь отсутствует и канал полностью открыт независимо от потенциала на истоке?

[Corund]

rustot в сообщении #1006064 писал(а):

а тут не уверен, я эти обозначения 4-выводные не очень понимаю

Четвертым выводом (который везде заземлен) обозначается общая для всех элементов на кристалле подложка.

зы. в зависимости от включения можно сделать и источник тока и источник напряжения. Замечательные стабилизаторы напряжения серий 78хх (КР142ЕНхх) отлично работают и как очень точные стабилизаторы тока - схема включения меняется совсем немного.

[Dmitriy40]

Я вот тоже не очень понимаю, тем более когда подложка заземлена, а сток и исток нет. Потому и не стал сразу говорить в каком режиме работает верхний транзистор. Похоже он всегда полностью открыт, т.к. открывается именно полем между затвором и подложкой, а их потенциалы не зависят ни от входов ни от выхода.
Вот если в транзисторе Т3 подложку соединить с выходом (по типу как в нижних сделано), то режим его работы существенно изменится, и он перейдёт в режим стабизации выходного напряжения (которое будет сильно ниже напряжения питания - на величину порога открывания транзистора). А если подложку соединить с плюсом питания (и затвором), вот тогда возможно (если правильно легировать) он перейдёт в режим стабилизации тока. А может и просто полностью закрыться и всё.

-- 20.04.2015, 21:50 --

Corund в сообщении #1006073 писал(а):

Четвертым выводом (который везде заземлен) обозначается общая для всех элементов на кристалле подложка.

Не всегда общая - транзисторы могут убирать в карманы, изолированные от общей подложки (pn переходом или даже изолятором). Но как это будет обозначаться на схеме я не помню. В данном случае это неважно, тут подложки всех транзисторов соединены электрически.

[Corund]

Стоп-стоп-стоп. Тут подложка одна для всех элементов, нельзя для разных транзисторов ее подтянуть к разным потенциалам.
зы. или я совсем не понял, о чем речь.

[Dmitriy40]

rustot в сообщении #1006064 писал(а):

хм. затвор соединенный с истоком через сопротивление или напрямую - это источник тока.

Эта схема работает на закрывание нормально открытого транзистора при прохождении тока в цепи. В логических цепях такие транзисторы стараются не использовать (что-то там из-за сложности техпроцесса легирования таких транзисторов или его отличия от легирования всех остальных транзисторов на кристалле).

-- 20.04.2015, 21:56 --

Corund в сообщении #1006081 писал(а):

Тут подложка одна для всех элементов, нельзя для разных транзисторов ее подтянуть к разным потенциалам.

Одна ли (общая для всех) или нет - я по схеме не вижу. Хотя в этом я могу и ошибиться, плохо помню правила обозначений.
PS. Я наверное слишком расширил ответ, про разные подложки, для исходной задачи оно не требуется.

[Corund]

Верхний транзистор действительно работает в режиме источника тока - это позволяет уменьшить разброс уровня логического нуля при переключении нижних транзисторов (судя по схеме - уровень логического нуля в ней вероятно от 3 вольт и ниже).
Его вполне можно заменить и на резистор - но с увеличением энергопотребления для достижения близких выходных параметров.
зы. А можно его и переключать в противофазе с нижними - усложняем техпроцесс, но экономим энергию :) - но ТС спрашивал не об этом.

[Dmitriy40]

Corund в сообщении #1006107 писал(а):

Верхний транзистор действительно работает в режиме источника тока

Обоснуйте пожалуйста.
Я вижу что к затвору приложено постоянное напряжение относительно подложки и от состояния выхода оно не зависит, т.е. никакой обратной связи (ни по току ни по напряжению) нет. На мой взгляд транзистор Т3 постоянно полностью открыт. И эквивалентен простому резистору с сопротивлением открытого канала.

Кстати в вики статье про N-МОП технологию есть такая фраза, точно писывающая данную схему:

Цитата:

Логический МОП-элемент представляет собой несколько транзисторов, соединённых либо последовательно (для получения функции "И-НЕ"), либо параллельно (для получения функции "ИЛИ-НЕ"). Такой же транзистор, только постоянно включённый, служит нагрузочным резистором логического элемента. Увеличение сопротивления открытого канала этого транзистора уменьшает потребляемую мощность, но одновременно и скорость действия логического элемента. Управлять этим параметром можно, изменяя геометрические размеры, например, ширину канала.

[Munin]

rustot в сообщении #1006064 писал(а):

хм. затвор соединенный с истоком через сопротивление или напрямую - это источник тока.

Не буду настаивать, но мой склероз подсказывает мне другое. Лучше всего нагуглить хороший источник с подробной схемой замещения.

[Corund]

Dmitriy40 в сообщении #1006120 писал(а):

Я вижу что к затвору приложено постоянное напряжение относительно подложки и от состояния выхода оно не зависит, т.е. никакой обратной связи (ни по току ни по напряжению) нет. На мой взгляд транзистор Т3 постоянно полностью открыт. И эквивалентен простому резистору с сопротивлением открытого канала.

Вот тут примерные графики переходных характеристик для полевых транзисторов с индуцированным каналом: http://hightolow.ru/images/outputChar.png

А я все-таки наврал - верхний транзистор работает не как стабилизатор тока, а как стабилизатор напряжения - стабилизирует уровень логического нуля.

Качественно это выглядит как-то так:

При двух нулях на входах считаем нижние транзисторы полностью закрытыми - при этом верхний транзистор находится в области насыщения и ведет себя "очень похоже на обычный резистор" (но только в случае высокоомной нагрузки, которая не увеличивает разность потенциалов между истоком и стоком).

При единице на одном из входов - открывается один из нижних транзисторов, что вызывает падение напряжения в точке У1 - получаем логический нуль, а у верхнего транзистора увеличивается разность потенциалов между стоком и истоком - он переходит из режима насыщения в активный режим (и тут он на "обычный резистор" уже не очень-то и похож).

При двух единицах на входах - открывается второй транзистор, увеличивается ток через нижние транзисторы и еще сильнее падает напряжение в точке У1, но одновременно с этим увеличивается разность потенциалов между истоком (точка У1) и затвором верхнего транзистора, что "приоткрывает" его сильнее, увеличивая ток для компенсации утечки тока через нижние транзисторы, что стабилизирует напряжение в точке У1 (отрицательная обратная связь).

[chislo_avogadro]

Corund в сообщении #1006206 писал(а):

А я все-таки наврал - верхний транзистор работает не как стабилизатор тока, а как стабилизатор напряжения - стабилизирует уровень логического нуля.

Всё же как источник тока он обеспечил бы наибольший коэффициент усиления схемы. Пологие участки на первом графике.
Здесь несколько детальнее: