Đang tải... (xem toàn văn)
giới thiệu tổng quan về mosfet, mô hình hóa để phân tích tham số đầu vào, đầu ra của mosfet, ứng dụng trên các mạch thực tế như: cổng AND, NAND, NOT, mạch khuếch đại sử dụng mosfet.... giúp cho các nhà thiết kế mạch có cái nhìn đúng đắn khi lựa chọn linh kiện cho mạch thực tế. Chương này giới thiệu về các linh kiện chuyển mạch và chứng minh các cổng logic số có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các thiết bị chuyển mạch. Chương này cũng thảo luận một cách chung nhất về thực hiện chuyển mạch trong công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated) bằng cách sử dụng một thiết bị được gọi là MOSFET.
Lý thuyết mạch nâng cao MOSFET Switch Tài liệu tham khảo: Agarwal and Lang (2005) Foundations of Analog and Digital Giới thiệu chương • Chương giới thiệu linh kiện chuyển mạch chứng minh cổng logic số xây dựng cách sử dụng thiết bị chuyển mạch • Chương thảo luận cách chung thực chuyển mạch công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated) cách sử dụng thiết bị gọi MOSFET 6.1 Chuyển mạch • Ta xem xét hệ thống điện có mơ hình mạch tham số tập trung hình đây: • Khi ấn vào chuyển mạch, đóng hoạt động giống dây dẫn có dịng qua 6.1 Chuyển mạch • Theo đó, chuyển mạch mơ hình hóa thiết bị ba cực thể Hình 6.2: Hình 6.2 Mơ hình chuyển mạch cực 6.1 Chuyển mạch • Thiết bị ba cực bao gồm: • Một điều khiển • Một cực vào • Một cực • Khi thiết bị cực điều khiển có trạng thái TRUE tín hiệu logic nó, đầu vào kết nối với đầu thơng qua đoạn ngắn mạch, chuyển mạch cho trạng thái ON Nếu khơng, có hở mạch đầu vào đầu ra, chuyển mạch cho trạng thái OFF 6.1 Chuyển mạch • Ngồi cịn biểu diễn mối quan hệ cực đồ thị Ví dụ Hình 6.3 Hình 6.3 Đồ dịng điện theo điện áp, v-là điện Áp rơi đầu vào đầu chuyển mạch, i-là dòng điện chạy qua cực tương ứng 6.1 Chuyển mạch • Khi đầu vào điều khiển mức logic dịng điện qua chuyển mạch 0, khơng phụ thuộc vào điện áp đặt vào • Ngược lại, chuyển mạch hoạt động giống ngắn mạch cực đầu vào đầu đầu vào điều khiển mức logic Khi hoạt động ngắn mạch, điện áp cực đầu vào đầu 0, dịng khơng bị giới hạn chuyển mạch 6.1 Chuyển mạch • Biểu diễn dạng đại số sau: • Mặc dù chuyển mạch thiết bị phi tuyến, mạch có chứa chuyển mạch thiết bị tuyến tính khác phân tích cách xem xét hai mạch tuyến tính: chuyển mạch trạng thái on cho chuyển mạch trạng thái OFF 6.1 Chuyển mạch • Hình 6.4 ví dụ minh họa cho điều • Phân tích 6.4a dễ thấy dịng điện khơng chuyển mạch trạng thái OFF • Tương tự, phân tích 6.4b, dịng điện cho I=V/R cơng tắc trạng thái ON 6.1 Chuyển mạch • Ví dụ 6.1 Xác định dòng điện chạy qua điện trở R1 Hình 6.5a • Mạch Hình 6.4a phi tuyến có chứa chuyển mạch Chúng ta phân tích mạch cách xem xét hai mạch tuyến tính hình thành cho hai trạng thái chuyển mạch 6.9.1 KHƠI PHỤC TÍN HIỆU, KHUẾCH ĐẠI Trong Hình 6.44, lưu ý để tuân theo nguyên tắc tĩnh, đệm phải chuyển đổi tín hiệu 1.6-V đầu vào thành giá trị 1-V đầu Trong thực tế, đệm phải khôi phục điện áp lên đến V đầu vào thành điện áp V thấp đầu Tương tự, tương ứng với mức cao logic, phải khơi phục điện áp V đầu vào thành V cao đầu Thuộc tính phục hồi chìa khóa để kết hợp nhiều thiết bị logic với Bởi mức logic khơi phục làm tín hiệu, tách nhiễu đưa vào cặp mức Lợi ích tách nhiễu việc khôi phục logic cho phép xây dựng hệ thống logic đa tầng phức tạp 6.9.1 KHƠI PHỤC TÍN HIỆU, KHUẾCH ĐẠI Như Hình 6.46 mơ tả, thiết bị logic phải khơi phục tín hiệu đầu vào nằm phạm vi 0V