Устройство сопряжения биполярных и МДП логических устройств Советский патент 1985 года по МПК H01L27/04 

сл

со Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к логическим и запоминающим устройствам. Оно может быть применено для сопряжения биполярных и ВДП-устройств например, в интегральном исполнении. Известно устройство сопряжения выходных цепей низковольтных логических биполярных устройств с входными цепями ВДП-устройств в интегральном исполненрш Cll. Это устройство представляет собой отдельную многокаскадную переключательную интегральную схему, содержащую как биполярные, так и ЩП-транзисторы на одном кристалле. . Недостатк.ами этого устройства являются сложная технология его изготов ления, значительная потребляемая мощность и значительное увеличение количества корпусов ИС в логических и запоминающих устройствах, изготовленных с применением известного устройства сопряжения. Известно устройство сопряжения выходных цепей низковольтчных логических биполярных устройств с входными цепями МДП-устройств в интегральном исполнении Czlj в котором входной каска ИОДТ-устройств выполнен на двух ВДПтранзисторах с индуцированными каналами, подложки которых соединены с положительным полюсом-источника питания МДП-устройства, причем один из транзисторов выполняет функцию переключения, а другой - нагрузки. Исток переключательного транзистора подклю чен к выходу биполярного устройства, а его сток соединен с вьпходом устройства сопряжения и с истоком нагру- зочного транзистора. Недостатком этого устройства сопря жения является наличие в его составе вспомогательного устройства на четырех ЩП-транзисторах, задающего смеще ние на затвор переключательного МДПтранзистора. Это вспомогательное уст ройство в интегральном исполнении занимает значительную площадь на схемном кристалле и потребляет дополнительную мощность , от источника питания. Другой его недостаток связан с тем что управляющий перепад напряжения на входе МДП-устройства определяется выходным каскадом биполярного интегрального устройства и для стандартных транзисторно-транзисторных логических интегральньрс схем (ТТЛ ИС) с - --. двухтактными выходными каскадами составляет около 2,5 Б при напряжении их питания 5 В. Это требует применения во входном каскаде ВДП-устройства переключательного МДП-транзистора с большой крутизной и приводит, как следствие, к увеличению площади, занимаемой этим каскадом на схемном кристалле интегрального МДП-устрой.ства. Целью изобретения являются упрощение принципиальной схемы, повышение степени интеграции компонентов устройства и снижение потребляемой им мощности. Эта цель достигается тем, что переключательньш ВДП-транзистор имеет встроенньй канал, затвор этого транзистора соединен с положительным полюсом источника питания, а к .его истоку подключен сток дополнительного МДП-транзистора со встроенным каналом, исток и затвор которого соединен с положительным полюсом источника питания. Этот дополнительный ВДП-транзистор служит нелинейной нагрузкой для выходного каскада биполярного устройства, поэтому его подключение способствует, увеличению управляющего перепада напряжения до величины, близкой к величине напряжения питания биполярной ИС, На чертеже изображена принципиальная электрическая схема пре,п;лагае- мого устройства сопряжения. Исток переключательного МДП-тран-зистора 1 устройства сопряжения соединен со стоком дополнительного НЦП-транзистора 2 и со входом 3 устройства .Сопряжения. Сток переключательного транзистора 1 связан с истоком и затвором нагрузочного МДП-транзистора 4 со встроенным каналом, сток которого подключен к отрицательному полюсу источника питания МДП-устройства -Ej, и с выходом 5 устройства сопряжения. Затворы транзисторов 1 и 2, подложки всех МДП-транзисторов 1, 2 и 4 соединены с положительным полюсом источника питания. Выход 5 устройства сопряжения соединен со входом логического ЩЩ-устройства 6 в интегральном исполнении, изготовленного на одном схемном кристалле с устройством сопряжения. 3 Вход 3 устройства сопряжения подключен к выходу 7 биполярного логиче кого устройства (ИС) 8. С этим выходом соединен коллектор переключа- тельного биполярного транзистора 9 выходного каскада биполярной ИС. Повышение управляющего перепада напряжения достигается также при подключении затвора дополнительного ВДП-транзистора 2 к отрицательному полюсу источника питания МДП-устройства. В другом варианте дополнительньш МДП-транзистор 2 может иметь индуцированный канал, а его затвор должен быть подключен к отрицательному полюсу источника питания МДПустройства. Устройство работает след тощим образом. Так как переключательньм МДП-тран зистор 1 имеет встроенный канал, то он проводит ток при нулевом напряжении затвор-исток. Его напряжение отсечки выбирается примерно равным напряжению питания интегрального биполярного устройства (5В). Когда переключательный биполярньм транзистор 9 закрыт, постоянно включенный дополнительный МДП-транзистор 2 обеспечивает на входе 3 схемы сопряжения близкое к нулю напряжение (вместо -2В, обеспечиваемых выходным каскадом биполярной ИС). В результате этого МДП-транзистор 1 открывается и проводит ток. Этот ток создает падение напряжения на нагрузочном транзисторе 4, и на выходе 5 устройства сопряжения устанавлива€;тся небольшое по абсолютной величине :отрицательное напряжение (логический 0). 914 Когда биполярный транзистор 9 открыт и насьпцен, его ток создает на транзисторе 2 падение напряжения, примерно равное Е (5В), в результате чего напряжение затвор-исток транзистора 1 становится равным его напряжению отсечки. Транзистор 1 закрывается и на выходе 5 устройства сопряжения устанавливается отрицательное напряжение, примерно равное напряжению питания Е,2 КДП-устройства (логическая 1) . Для правильной работы устройства сопряжения необходимо только, чтобы ток через транзистор 2 при тнапряжении -Е на входе 3 не превышал максимального выходного тока биполярной ИС 8 в этом режиме, что на практике всегда выполняется. Из рассмотрения работы устройства сопряжения следует, что при закрытом биполярном транзисторе 9 МДП-транзистор 2 обеспечивает установку на входе 3 устройства сопряжения напряжения, близкого к нулю, независимо от типа и характера нагрузки биполярного транзистора. Поэтому в качестве управляющей биполярной логической схемы можно использовать стандартные ТТЛ и ДТЛ ИС с двухтактными выходными каскадами, а также ТТЛ и ДТЛ ИС с выходньп каскадами с разомкнутым коллектором. Во всех случаях устройство сопряжения и МДП-устройство 6 вьтолняются на общей, подложке, т.е. в виде одной интегральной схемы. Предлагаемое устройство сопряжения, отличаясь простотой построения, в то же время позволя1ет снизить по требляемую мощность и повысить степень интеграции компонентов МДП ИС.

УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ И ВДП-ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, выполненное на МДП-транзисторах, подложки которых соединены с положительным полюсом источника питания ВДП- устройства, причем один из ВДП-тран- зисторов вьтолняет функцию переключения, а другой - нагрузки, исток переключательного транзистора подключен к выходу биполярного устройства, сток этого же транзистора соединен с выходом устройства сопряжения и с истоком нагрузочного транзистора, отличающееся тем, что, с целью упрощения принципиальной схемы, повышения степени интеграции компонентов устройства и снижения потребляемой им мощности, переключательный транзистор имеет встроенный канал, затвор этого транзистора соединен с положительным полюсом источника питания, а к его истоку подключен сток дополнительного ЩЩ-транзистора со встроенным каналом, исток и затвор которого соединен с положительным полюсом источника питания.3^