三值BiCMOS通用驅動電路設計

1、 本文由sdtaxyd貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 維普資訊 第 卷 第 期 年 月 學 （ ） 浙 江 報 工學版） 大 學 三 值 通 用 驅 動 電 路 設 計 姚 茂 群 ， 繼 忠 沈 （ 江 大 學 信 息 與 電 子 工 程 學 系 ， 江 杭 州 ； 州 師 范 學 院 信 息 科 學 與 工 程 學 院 ， 江 杭 州 ） 浙 浙 杭 浙 摘 要 ：根 據(jù) ） （電路 的工 作 特 點 ， 出 三 值 電路 的 一 般 結 構 用 傳輸 電 壓 開 關 理 論 ， 開 關 級

2、 設 提 應 從 計 型三 值 通 用 驅 動 電路 ， 運 用 此 電路 設 計 三 值 并 反相 器 電路 量 和 模 擬 結 果 測 表 明 ， 設 計 的 電 路 具 有 理 想 的 邏 輯 功 能 ， 路 結 構 簡 單 ， 耗 小 通 用 驅 動 電路 結 構 可 以 應 用 于 任 何 三 值 所 電 功 該 電路 的 設 計 中 ， 計 方 法 簡單 可 行 用 相 同 的 設 計 思 路 還 可 以 實 現(xiàn) 其 他 和 設 采 組 合 的通 用 驅 動 電 路 ， 而實 現(xiàn) 任 意 三 值 ） 進 （ 電路 的 設計 關鍵詞 ： 用結構 ； 通 傳輸 電壓 開關 理 論 ；

3、驅 動 電路 ； 中 圖 分 類 號 ： 文獻 標 識 碼 ： 文 章編 號 ： ） （ （ ） （ ， ， ， ； ， ， ） ： ， ， ， ， ， ， ： ； ； ； 雙 極 型 集 成 電 路 是 目前 應 用 最 廣 的 數(shù) 字 邏 輯 集 電 路 的 缺 點 是 不 能 驅 動 重 負 載 ， 點 是 功 耗 優(yōu) 成 電路 雙極 型 電路 的 主要特 點是 速度快 、 動能力 驅 強、 電路 耦 合 方 便 準互 補 金 屬 氧 化 物 半 導 體 】標 （ 數(shù) ， ） 字 集 成 電 路 的基 本 電路 是 個 互 補 的 金 屬 氧 化 物 場 ?。?雙極 型電路 的 缺點 是

4、功 耗 大 ， 點 是 速度 快 優(yōu) 同 時應用 雙極 型 技 術 和 ） （技 術 的雙 極 型 ） （ 電 路 ， 電 路 可 以 克 服 兩 者 的 缺 點 ， 時 即 同 利 用其優(yōu) 點 文 以傳輸 電壓 開 關 理 論 為 指 導 ， 本 提 出 了 三 值 電 路 的 一 般 結 構 ， 計 了 設 型 通 用 驅 動 電路 ， 后 根 最 效 應管 ， 電路 的 主要特 點 是 在 待 機狀 態(tài) 下 不 消 耗 電 源 能 量 ， 出 電壓 擺 幅 較 大 ， 乎 可 以 從 輸 幾 到 電源 電壓 ， 而且抗 干擾 性 能好 因此 ， 技 術 具有 低功 耗 、 高噪 聲 容

5、限 和 高封 裝 密 度 等 優(yōu) 點 收 稿 日期 ： 據(jù)設計 的通 用驅 動 電路 ， 計 了三 值 設 反相 器 電路 ， 對所設 計 的電路 進行 了計 算機 模擬 驗證 并 浙 江 大 學學 報 （ 學 版 】 址 ： 工 網(wǎng) 基 金 項 目 ：浙江 省 自然 科 學 基 金 資 助項 目（ ） 作 者 簡 介 ：姚茂 群 （ ） 女 ， 江 杭 州人 ， 士 生 ， 要 從 事 數(shù) 字 系 統(tǒng)設 計 與低 功 耗 設 計 研 究 一 ， 浙 博 主 ： 通訊聯(lián)系人 ： 繼忠， ， 沈 男 教授 ， 導 博 ： 維普資訊 浙 江 大 學 學 報

6、（ 學版 ） 工 第 卷 通 ， 截 止 ； （ ） 時 ， 導 當 截 止 ， 相 關研 究 隨著集 成 電路 的高速發(fā) 展 及其應 用領 域 的不斷 擴 大 ， 別是 計算 機 系統(tǒng)及 其應用 領 域 、 信工 程行 特 通 業(yè)， 對集 成 電路在 低 電源 電壓 、 功耗 、 低 高速 和 高性 和 導通 ， 對地 電容 和 的 電 點 上 荷經(jīng) 和 和 人地 ， 和 截 止 ， 導 通 種結 構 與 傳 統(tǒng) 的 這 反 相 器 很 吻 合 ， 圖 所 示 如 進 一步 分 析 可 以 知 道 ， 種 一 般 結 構 限 制 了 這 電路 設 計 的靈 活性 ， 際設 計 實 例 也證

7、明 實 其 不 能代 表 電路 的一 些 新 的設 計 因此 ， 這 種一 般結構 的實 用意 義不 大 價 比等方 面 的要求 越 來 越 高 然 傳 統(tǒng) 的雙 極 型 電 雖 路 具有 高速 、 電流 驅動 能力 強等優(yōu) 點 ， 其 功耗 和集 但 成度 無法 適應 超 大 規(guī) 模 集 成 （ 技術 快速 發(fā) 展 的需 要 一 方 面 ， ， ） 另 一 直作 為集成 電路 主要 技術 平 臺的金 屬氧 化物 半導體 （ 電路 雖然 在 低 功 耗 、 集 成 度 、 抗 干擾 性 ） 高 強 等方 面有著 雙極 型 電路所 沒有 的優(yōu) 勢 ， 在高 速 、 但 大 電流 驅 動 場 合

8、卻 顯 得 無 能 為 力 如 圖 所 示 為 、 極型 晶體 管 和 雙 在 速度 和 功耗 方 面 的 比較 管 是 單 獨 使 用 不 電 路 ， 是 單 還 獨使 用 雙極 型電路 都無 法 同時 滿足 統(tǒng)各 方 系 面性 能 的所 有要 求 ， 此 ， 合 因 融 和 雙 極 型 技 術優(yōu) 勢 的 新 技 術 ） 器 件 及 其 電 路 是 （ 發(fā)展 的必然 產(chǎn)物 圖 傳 統(tǒng) 反 相 器 電 路 目前 已有多 種二值 電路 設 計 方案 ， 也 有 文獻 提 出 了二 值 電路 的一般 結 構【 ， 如 圖 所示 中 ， 表示 其 網(wǎng) 絡 ， 和 傳輸 電壓 開關 理 論 和三 值

9、電路 傳輸 電壓開關 運算 的定 義為 示 表 網(wǎng)絡 廠 時 ， 導 當 （） 通 ， 和 截 止 ， 為 高 電 平 ， 點 和 ， ； 式 中 ： 示 開關 狀 態(tài) ， 表 當開關 導 通 （ ） ， 信 時 源 號 被傳輸 至輸 出 ； 反之 ， 當開關 斷開 （ ） 時則輸 出高阻 了描寫 在輸 出端 幾路 信 號 的合 并 ， 一 為 進 步 引入如 下并 運算 ： ： （ ） 式 中假 設傳 輸運 算 優(yōu) 先 于并 運 算 ， 且 當 并 。 圖 雙 極 型 晶體 管和 、 在 速 度 和 功 耗 方 面 的 比較 。 （ ） 時 不允許 和 時 為 ， 為 它 在 物 理 上 表

10、 同 因 示源 和 之 間 出現(xiàn)短路 大 電流 在 三值 電路 中 ， 電源 及 地 應 該 為 電 路 中 的最 高及 最低 電平 ， 分別 對 應 于邏 輯 值 和 另 一個 中間 電平 設 置 為 ， 應 于邏 輯 值 三 對 值 門電路 具有 個 檢測 閾 ： 與 用來 ， 區(qū)分 這 個邏 輯值 值 、 三 門 電路 主要 采用 多 閾值 管 來 設 計 表 示 了基 于多 閾 圖 值 管 的三 值文字 電路 和 由開關 級 設 計方 法 設 計 的三值 文 字 電路 開關 級設 計 表達式 為 圖 電 路 的 結 構 。 。 ? 。 ， 。 。 。 ? （） （ ） 由上述表 達 式

11、 ， 以得 到 相應 的 電 路 圖 ， 圖 所 可 如 維普資訊 http:/www.cqvi 第 期 姚 茂 群 ， ： 值 等 三 通 用 驅 動 電路 設 計 每 一 種 排 列 結 構 都 有 較 好 的 電 路 性 能本 文 以 組 合 為 例 ， 開 關 級 設 計 了 三 值 從 用 驅 動 電 路 通 （） 。 電路 和 符 號 三 值 驅 動 電路 設 計 根據(jù)三值 電路 的一 般 結構 ， 出 給 型 三值 驅 動 電路 通 用結 構 ， 如 圖 示 據(jù) 上 述 討 論 ， 實 現(xiàn) 三 個 邏 輯 所 根 要 、 （） 路 和 符 號 值， 只驅 動管 必須交 替導 通

12、， 在某一 時刻 ， 能有 只 只驅 動管 處于 導通 狀 態(tài) ， 外 只驅 動 管 應 處 于截 另 止狀 態(tài) ， 以免形 成 電源 之 間的直 接通 路 圖 三 值 文 字 電路 應用傳 輸 電壓開關 理論 ， 到 得 一 ? 。 廠 。 ， 一 。尸 廠 一 廠 ? 廠 尸一， （ 。 ） ? 廠 （ ） 由式 （ ） 可以得 到相 應 的電路 圖 ， 圖 所示 ， 如 當輸 （） 路 的 瞬 態(tài) 波 形 入信號 廠 一時 ， 一 ， 驅 動管 導通 ， 驅 動管 和 均 截止 ， 時輸 出 一 當輸 入 信 。 這 ； 號 時 ， 一 廠 一 。 ， 驅 動 管 。導 通 ， 驅 一

13、一 （） 電路 的瞬 態(tài)波形 動管 和 驅 動 管 截 止 ， 時輸 出 一 這 ； 當輸 入 信 號 時 ， 廠 和 管 同 時 導 通 ， 驅 動管 導通 ， 他 只驅 動管 其 和 。 均 截止 ， 時 輸 出 一 對 如 圖 所 示 電路 進 行 計 這 圖 三值 文 字 電路 模 擬 結果 算 機模擬 ， 果如 圖 示 結 所 示 電路 中的。 和 分 別定 義 為 閾 和 閾 。 ， 其 電路 的計 算機模 擬結 果如 圖 所示 三 值 電路 的一 般 結 構 實 現(xiàn)三值 驅 動 電路 的關 鍵 在 于解 決 圖 三 值 型 驅 動 電路 通 用 結 構 中間輸 出緩 沖 問題 ，

14、 因此 除 了 二值 驅 動 電 路 中 只必需 的驅 動 管 外 ， 需 要 只 能夠 驅 動 中 還 間電平 的 驅 動管 立 如 圖 所 示 的三 值 建 電路 的 一 般 結 構 體 管一 體 管 邏 輯 （ 晶 晶 ， ） 分為 管 和 這 種 類 型 ， 理論 上講 ， 從 由于驅 動 管 的 種類 不 同 ， 可 能 將 有 多種排 列組 合 是 ， 過 進 一 步研 究 發(fā) 現(xiàn) ： 是 但 通 不 圖 三值 型驅 動 電 路 三值 反 相器 圖 三 值 電路 的 一 般 結 構 由于三值 型 驅 動 電 路具 有 通 用 性 ， 需設 計 三 值 只 反相 器 ， 后 然 維普

15、資訊 浙 江 大 學 學 報 （ 學版 ） 工 第 卷 ? （） 瞬態(tài) 波形 （） 瞬態(tài) 波形 毫 耄 （） 能耗 圖 型 三值 驅 動 電路 的模擬 結果 （） 耗 能 圖 三 值 反 相 器 電 路 模 擬 結 果 晶體 管 個 獻 文 所設 計 的三 值 反 相 器 電路 需 要 采用 三 值 文 字 電路 個 ， 。 。電路 個 ， 外需 要 管 個 ， 計 另 共 個 管 ， 雙 極 型 晶 體 管 個 此 ， 文 設 計 的 因 本 反 相 器 電路 結構 更加 簡單 當負 載 ， 計 電 時 設 路 的 能 耗 為 接上 驅動 電路 即可構

16、 成 反相 器 應 用傳 輸 電壓開 關理 論 ， 到 三值 得 反相 器 的開 關級 設計 表達式 為 一 。 （ 。 ? ? ） （ ） ? 。 ? 根據(jù) 式 （ ） 可 以得 到相 應 的三值 ， 反相 器 ， 如 圖 示 過組 合 圖 和 ， 成 三值 所 通 構 反 相器 ， 如圖 所 示 圖 對 所示 電路進 行計 算機 模擬 ， 果如 圖 所 示 結 本文 的設 計方 法可 以推廣 至任 意三值 電路 ， 設 計 其 他 三 值 在 電路 時 ， 只需 設 計 相應 的 電 路 ， 后 將 其 與 然 型驅 動 電路 相 連 即 可 構 成 相 應 的 三 值 電 路 可 以采

17、用相 同 的設 計 思路設 計 實現(xiàn) 其他 還 和 組合 的驅 動 電路 ， 以滿足 不 同的電路 要求 ， 圖 三 值 反 相 器 電 路 ，（ ， ）： ， ， 。 ， ， ）： （ ， ? ， ）： ， （ ， ? ， 。 ）： （ 圖 三值 反 相 器 電 路 ， ， ， ? ， ，（ ）： 結 語 設計 的三 值 反 相 器 電 路 包 括 輸 入 端 在 內(nèi) ， 要采 用三值 文字 電路 和。 電路 各 個 ， 需 另外需 要 管 個 ， 共計 個 管 ， 極 型 雙 吳訓 威 多 值 邏 輯 電路 設 計 原 理 杭 州 ： 州 大 學 杭 出版 社 ， 金 忠鶴 ） （ 電路

18、研 究 杭 州 ： 江 大 學 ， 浙 ： ， 1本文由sdtaxyd貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 維普資訊 第 卷 第 期 年 月 學 （ ） 浙 江 報 工學版） 大 學 三 值 通 用 驅 動 電 路 設 計 姚 茂 群 ， 繼 忠 沈 （ 江 大 學 信 息 與 電 子 工 程 學 系 ， 江 杭 州 ； 州 師 范 學 院 信 息 科 學 與 工 程 學 院 ， 江 杭 州 ） 浙 浙 杭 浙 摘 要 ：根 據(jù) ） （電路 的工 作 特 點 ， 出 三 值 電路 的 一 般 結 構 用 傳輸 電 壓 開 關 理 論 ， 開 關 級 設 提 應 從 計 型三 值 通 用 驅 動 電路 ， 運 用 此 電路 設 計 三 值 并 反相 器 電路 量 和 模 擬 結 果 測 表 明 ， 設 計 的 電 路 具 有 理 想 的 邏 輯 功 能 ， 路 結 構 簡 單 ， 耗 小 通 用 驅 動 電路 結 構 可 以 應 用 于 任 何 三 值 所 電 功 該 電路 的 設