Методы Изоляции элементов друг от друга в микросхемах 2 страница

Второй недостаток диодного вентиля заключается в том, что работа вентиля зависит от нагрузки на выходе. При высоком уровне выходного сигнала ток течет от выхода вентиля в нагрузку и при этом проходит через резистор вентиля, в результате чего появляется падение напряжения на резисторе и уровень потенциала на выходе уменьшается.

Это уменьшение составляет довольно значительную величину, поскольку сопротивление резистора должно быть сравнительно большим, чтобы избежать перегрузки входных цепей при низких потенциалах на входе. При низком уровне выходного сигнала ток течет от нагрузки в вентиль. Этот ток должен протекать через те входы, которые имеют низкий потенциал. Это может привести к ситуации, когда один вход должен принять ток, приходящий от многих других вентилей, что также приводит к определенным трудностям.

Недостатки, присущие диодным схемам, вообще говоря, объясняются тем, что диод — это пассивный прибор. Транзисторы, напротив, являются активными приборами в том смысле, что слабый сигнал у них управляет сильным сигналом. Описанные выше недостатки диодных вентилей можно устранить, подключив к диодам транзисторы. В частности, можно ввести в вентиль дополнительную схему, которая восстанавливала бы уровень потенциала на выходе до величин, близких к идеальному значению, и тем самым уменьшала бы чувствительность вентиля к небольшим колебаниям в уровне входного сигнала. Другая дополнительная цепь могла бы изолировать выходной ТОК нагрузки от входов, а также обеспечить ток, достаточный для управления большим числом входов других вентилей.

Эти две дополнительные схемы можно назвать соответственно восстановителем и буфером. Исходная схема на диодах, поскольку она комбинирует входные сигналы, может быть названа комбинационной частью вентиля или просто комбинатором. Улучшенная таким образом схема, состоящая из трех частей, имеет конфигурацию, показанную на рис. 2. Такой вентиль относится к семейству, которое называется диодно-транзисторной логикой, сокращенно ДТЛ. В этом названии отражен тот факт, что во входной части схемы используются диоды, а остальные части выполнены на транзисторах.

Рис. 2 - Три части вентиля.

 

Мы воспользуемся обобщенной схемой на рис. 2, чтобы проанализировать и некоторые другие типы логических элементов. Такое условное разбиение схемы позволит нам изучить работу каждой части в отдельности. В частности, буферную часть вентиля можно подвергать тем или иным модификациям для достижения тех или иных целей, не затрагивая остальных компонентов. Однако, как мы увидим в дальнейшем, некоторые типы вентилей не поддаются подобному разбиению на три части. В частности, это относится к семейству вентилей, известных под названием схем с непосредственной связью. В таких вентилях транзисторы, работающие как одна неразрывно связанная схема, выполняют все три функции.

В каждом из последующих разделов этой главы будут рассмотрены вентили, принадлежащие какому-то конкретному виду, или семейству. Семейство объединяет набор вентилей, выполняющих различные логические функции и построенных на основе какой-то одной технологии.

Обычно какая-то одна логическая функция является превалирующей для данного семейства вентилей; поэтому мы уделим основное внимание вентилям, выполняющим эту функцию. Превалирующая в семействе логическая функция всегда является универсальной (например, И-НЕ, ИЛИ-НЕ), т. е. такой, при помощи которой можно реализовать все логические функции. Логические семейства можно разделить на два основных класса:

выполненные на биполярных транзисторах и

выполненные на полевых МОП-транзисторах.

При обсуждении диодного вентиля мы предполагали, что высокий уровень потенциала соответствует логической 1, а низкий — логическому 0. Такое соглашение носит название положительной логики. Соглашение противоположного характера, при котором более высокий потенциал соответствует логическому 0, а более низкий — логической 1, называется отрицательной логикой. Поэтому логическая функция, реализуемая тем или иным конкретным вентилем, зависит от типа подразумеваемой логики. Чтобы избежать путаницы, в дальнейшем мы будем без ограничения общности считать, что действует соглашение, соответствующее положительной логике.

Прежде чем завершить общее обсуждение логических вентилей, следует ввести некоторые понятия, характеризующие наиболее важные технические показатели вентилей, такие, как коэффициент разветвления по выходу, коэффициент объединения по входу, время задержки, помехоустойчивость и рассеиваемая мощность.

Коэффициент разветвления по выходу — это максимальное число входных линий других вентилей, которыми может управлять выход данного вентиля. Обычно коэффициент разветвления по выходу определяется силой тока, которую способен поддерживать выход вентиля без существенных отклонений от стандартных уровней потенциала, соответствующих логическому 0 и логической 1.

Коэффициент объединения по входу — это максимальное число возможных входов для вентиля данного типа.

Время задержки, или задержка распространения сигнала,— это время, которое проходит от момента подачи комбинации входных сигналов до момента установления соответствующего выходного сигнала. Очень часто время задержки зависит от нагрузки на выходе вентиля и, в особенности, от емкостных составляющих нагрузки.

Помехоустойчивость характеризует способность схемы справляться с отклонениями в уровне сигнала от стандартных величин, соответствующих двум логическим значениям. Каждое логическое семейство имеет свой допуск (запас помехоустойчивости); благодаря этому допуску схема не реагирует на небольшие отклонения в уровне сигналов, вызываемые помехами.

Наконец, рассеиваемая мощность — это мощность, потребляемая вентилем во время работы. Обычно эта мощность обеспечивается источником питания и, следовательно, должна быть по возможности минимальной, в особенности там, где питающим элементом являются батареи. Более того, рассеиваемая вентилем мощность переходит в тепло, и его нужно каким-то образом отводить. Однако скорость, с которой можно отводить тепло из интегральной схемы, ограничена. Как следствие, рассеиваемая вентилем мощность часто играет роль основного фактора, ограничивающего плотность упаковки вентилей в интегральных схемах.

ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНАЯ ЛОГИКА (ТТЛ)

Транзисторно-транзисторная логика — это одно из важнейших семейств логических элементов. Вентили этого семейства выполнены исключительно на биполярных транзисторах. Одна из возможных схем ТТЛ-вентиля представлена на рис. 3. Логические значения 0 и 1 соответствуют номинальным уровням потенциала 0В и +5 В. Как показано на рисунке, схему можно условно разделить на три части, рассмотренные нами в предыдущем разделе: комбинатор, восстановитель и буфер. Действие каждой из этих частей мы будем теперь изучать по отдельности.

-hSB

i o с с тало 1нте ль

Рисунок 3 - ТТЛ-вентиль с нагрузочным резистором.

 

Комбинационная часть вентиля представлена многоэмиттерным транзистором Т2. На схеме показаны два эмиттера, но их может быть и больше. Каждый входной сигнал подается на свой эмиттер. Каждый эмиттер образует pn-переход с базой. При этом подразумевается, что если хотя бы один переход база-эмиттер имеет достаточное прямое смещение, то транзистор находится в проводящем состоянии, т. е. через вывод коллектора может протекать ток.

Поскольку на базу через резистор подается положительный потенциал, то переход база-эмиттер оказывается смещенным вперед всякий раз, когда потенциал соответствующего эмиттера близок к «нулевому», т. е. к потенциалу заземленной точки. Таким образом, транзистор будет находиться в проводящем состоянии, если хотя бы один эмиттер имеет низкий потенциал (логический 0). В этом случае через эмиттеры с низким потенциалом будет протекать заметный ток, обусловленный в основном током базы. Когда на все эмиттеры подается высокий потенциал (логическая 1), транзистор закрыт и ток во всех эмиттерах очень слабый.

Восстановительная часть вентиля состоит из транзистора Т2 и двух резисторов. База транзистора Т2 соединена с коллектором Т2, так что ток коллектора Т является током базы Т2. Когда транзистор Т1 комбинатора открыт, ток протекает от его коллектора к эмиттеру или эмиттерам, имеющим низкий потенциал. Направление этого тока противоположно тому, которое должен иметь ток базы транзистору Т2 для того, чтобы его переход база- эмиттер имел прямое смещение. Это означает, что всякий раз, когда транзистор Т открыт, транзистор Т2 закрыт.

В действительности заметней ток протекает от базы Т2 к коллектору Т лишь в течение коротких периодов, требующихся для того, чтобы Т2 перешел из насыщенного состояния в закрытое. Этот ток поддерживается уходящими из области базы Т2 зарядами, накопившимися за то время, пока транзистор Т2 находился в насыщенном состоянии. После того как Т2 оказывается закрытым, через его базу проходит лишь очень слабый ток.

С другой стороны, если транзистор Т закрыт, его переход база-коллектор смещен в прямом направлении, благодаря тому что к резистору базы приложен потенциал +5 В. Поэтому переход база-коллектор Т , как и любой pn-диод, имеющий прямое смещение, должен находиться в проводящем состоянии. Это в свою очередь обусловливает прямое смещение перехода база-эмиттер Т2, так что Т2 оказывается в насыщенном (проводящем состоянии). Каждое из этих двух противоположных состояний транзистора Т2 (отсечка и насыщение) наблюдается на самом деле для целого диапазона условий на входе. В этом смысле цепь транзистора Т2 действительно играет роль восстановителя сигнала.

Буферная часть вентиля состоит из транзистора Т3 и резистора. Потенциал базы Т3 управляется эмиттером транзистора Т2 восстановителя. Когда транзистор Т2 находится в проводящем состоянии, потенциал его эмиттера принимает некоторое положительное значение между 0 и +5 В; конкретное значение зависит от двух резисторов в цепи восстановителя. Это в свою очередь приводит к тому, что переход база-эмиттер буферного транзистора Т3 имеет прямое смещение, вследствие чего транзистор Т3 оказывается открытым. В такой ситуации на выходе вентиля наблюдается потенциал, близкий к потенциалу «земли».

С другой стороны, когда транзистор Т2 восстановительной цепи не проводит, уровень потенциала на его эмиттере оказывается «нулевым». По этой причине переход база-эмиттер транзистора Т3 не будет иметь прямого смещения, и, следовательно, Т3 будет закрыт. В этой ситуаций благодаря резистору в коллекторной цепи буфера на выходе вентиля установится потенциал, близкий к потенциалу питания +5 В. Действительная величина потенциала на выходе зависит от падения напряжения на резисторе, которое обусловлено проходящим через этот резистор током нагрузки. Поведение рассмотренного нами ТТЛ-вентиля описано в табл. 1. Если заменить значения 0 В и 5 В соответственно на 0 и 1, то мы увидим, что табл. 1 описывает поведение логического вентиля, реализующего функцию И-НЕ. Если схема имеет лишь один эмиттер на входе, то такой вентиль является инвертором.

Таблица 1 - Действие ТТЛ-вентиля, изображенного на рис. 3

А	В	Состояние Т	Состояние Т2	Состояние Т3	Выход
0 В	0 В	Открыт	Закрыт	Закрыт	~5 В
0 В	5 В	Открыт	Закрыт	Закрыт	~5 В
5 В	0 В	Открыт	Закрыт	Закрыт	~5 В
5 В	5 В	Закрыт	Открыт	Открыт	~0 В

 

Теперь вернемся опять к буферной части вентиля. Буфер должен быть способен пропустить ток, который необходим для правильной работы входных цепей подключенных к нему других вентилей. Существенный ток на входе ТТЛ-вентиля наблюдается лишь тогда, когда этот вход имеет низкий потенциал. В этом случае ток течет от входа управляемого вентиля к выходу управляющего вентиля. Рассмотренная нами буферная цепь удовлетворяет требованиям, предъявляемым к управляющему вентилю, если его буферный транзистор способен пропустить через себя суммарный ток, приходящий ото всех управляемых им входов, а также от своего коллекторного резистора.

Однако задержка распространения сигнала для такого вентиля будет большой из-за того, что для переключения от низкого потенциала на выходе к высокому при закрытом буферном транзисторе используется резистор. Между выходной линией вентиля и «землей» всегда образуется довольно ощутимая паразитная емкость. Эта емкость складывается не только из емкости монтажных соединений, но и из емкости на переходах транзисторов.

Паразитная емкость должна успеть зарядиться, прежде чем выход вентиля сможет перейти от низкого уровня потенциала к высокому. Ток заряда в основном течет через коллекторный резистор. Таким образом, потенциал на выходе растет экспоненциально с постоянной времени, определяемой сопротивлением резистора и паразитной емкостью. Переключение от высокого потенциала к низкому происходит значительно быстрее, поскольку емкость разряжается на землю через низкое сопротивление открытого транзистора.

выходной каскад с активной нагрузкой

Чтобы повысить скорость переключения ТТЛ-вентилей, вместо резистора в его буферной части применяется транзистор. Этот транзистор открывается, когда потенциал на выходе вентиля должен быть высоким, и образует низкоомную цепь, которая позволяет быстро зарядить паразитную емкость. Схема ТТЛ-вентиля с

модифицированным таким образом буфером представлена на рис. 4. Буфер такого вида называют выходным каскадом с активной нагрузкой.

-Н5В

Вход А Вход В

мсстдноЕнтелъ

Рисунок 4 - ТТЛ-вентиль с нагрузочным транзистором.

 

В данном случае буфер содержит два транзистора Тя и TL . Тя служит для того, чтобы обеспечить высокий уровень потенциала на выходе вентили, a TL — наоборот, чтобы сделать его низким. Транзистор восстановительной части вентиля управляет этими двумя транзисторами в дополнительном режиме. Когда Т2 закрыт, база TL имеет потенциал «земли», а база Тя имеет высокий потенциал. Поэтому Тя находится в проводящем состоянии, а TL закрыт.

С другой стороны, когда Т2 проводит, базы обоих транзисторов TL и Тя имеют потенциал промежуточной величины, достаточной для того, чтобы TL проводил, но не достаточной для того, чтобы проводил Тя . Как показано на рисунке, последовательно с Тя подключен диод, Последний служит для того, чтобы повысить потенциал эмиттера Тя приблизительно на 0.7 В и тем самым гарантировать, что Тя будет закрыт при открытых Т2 и TL. Небольшое сопротивление включено последовательно с транзисторами Тя и TL, чтобы ограничить ток, протекающий через них вовремя перехода из одного состояния в другое, когда оба транзистора находятся в частично проводящем состоянии.

МОНТАЖНАЯ ЛОГИКА

TTЛ-вентили, имеющие нагрузочный резистор на выходе, можно использовать для реализации так называемой монтажной логики. Это название отражает тот факт, что можно реализовать логическую функцию путем простого соединения выходных линий от нескольких вентилей. На рис. 5 изображены два ТТЛ-вентиля И-НЕ (каждый с коллекторным резистором), выходные линии которых соединены. Если хотя бы один из их буферных транзисторов открыт, то на общем выходе установится потенциал, близкий к потенциалу «земли». В противном случае благодаря резисторам общий выход получит высокий потенциал.

+5В

ВыходА

ВХОДНЫЕ

ЛИНИИ

ВХОДНЫЕ

ЛИНИИ

ВЫХОДНАЯ

ЛИНИЯ

комбинатор

и

восстановитель

Выход В

 

Рисунок 5 - Монтажное И, реализованное соединением входов двух ТТЛ-вентилей

И-НЕ с нагрузочными резисторами

Поведение такой схемы описано в табл. 2. В рамках положительной логики эта схема представляет собой вентиль И, на входы которого подаются значения логических функций, реализуемых вентилями-составляющими. В целом схема реализует суперпозицию логических функций: И от двух И-НЕ. Таким образом, два логических уровня реализованы при использовании лишь одного уровня вентилей. Разумеется, сами по себе результаты, выдаваемые вентилями-составляющими, оказываются при этом утерянными

Таблица 2 - Поведение монтажного вентиля И для схемы, показанной на рис. 5.

TA	Te	Без соединения	Общий выход
Выход А	Выход В
Открыт	Открыт	Низкий	Низкий	Низкий
Открыт	Закрыт	Низкий	Высокий	Низкий
Закрыт	Открыт	Высокий	Низкий	Низкий
Закрыт	Закрыт	Высокий	Высокий	Высокий

 

Преимущества, связанные с использованием монтажной логики, не ограничиваются возможностью создания вентилей, по существу, без всяких затрат. Функция И, реализуемая соединением выходов вентилей, выполняется без дополнительной временной

задержки. Кроме того, поскольку практически число соединяемых вентилей не ограничено, монтажная логика оказывается особенно выгодной в тех ситуациях, когда схемы должны иметь большой коэффициент объединения по входу (много переменных на входе).

Возможно, наиболее важное преимущество, предлагаемое монтажной логикой при ее использовании в микрокомпьютерах, заключается в том, что на ее основе легко реализуются логические шины. Шиной называется линия или набор линий, соединяющих между собой отдельные логические устройства и позволяющих какому-то устройству посылать данные одному или нескольким другим устройствам.

Шина может быть однонаправленной — в этом случае одни устройства выступают всегда в качестве посылающих, а другие—всегда в качестве принимающих; шина может быть двунаправленной — в этом случае каждое устройство, подключенное к ширине, в какой-то момент может посылать сигналы другим устройствам.

На рис. 6 показана двунаправленная шина с одной линией, соединяющей несколько устройств. Здесь в каждый момент времени в роли посылающего сигнал устройства может выступать какое-то одно устройство. Все остальные устройства находятся в это время в таком состоянии, что буферный транзистор вентиля, подсоединенного к шине, закрыт (в рамках положительной логики — на выходе логическая 1). Таким образом, потенциал шины (или логическое значение) определяется состоянием буферного транзистора посылающего устройства. Если этот транзистор закрыт (логическая 1), то коллекторные резисторы поднимут потенциал шины до высокого уровня (логическая 1). Если же буферный транзистор посылающего устройства открыт (логический 0), то на шине установится низкий потенциал (логический 0).

Линия шины соединена также с входными линиями каждого устройства; таким образом, они могут получать информацию, передаваемую по шине. Рассмотренный нами пример показывает, что одна линия связи может обслуживать много устройств в режиме разделения времени, так что любое из этих устройств способно посылать сигналы остальным устройствам.

Обратим теперь внимание на то, что при таком соединении выходов многих вентилей у нас появляется много нагрузочных резисторов. Совершено ясно, что это может привести к нежелательным последствиям: соединённые параллельно многочисленные нагрузочные резисторы дают маленькое суммарное сопротивление. Поэтому открытые транзисторы должны пропускать слишком большой ток; особенно опасной ситуация становится, когда в проводящем состоянии находится лишь один транзистор.

+SB +5 В

Устройство 1 Устройство II

Рисунок 6 - Пример двунаправленной шины при использовании вентилей с нагрузочными резисторами.

 

От этого недостатка можно, однако, довольно легко избавиться, если заменить многочисленные нагрузочные резисторы одним-единственным, имеющим подходящее сопротивление. При этом используются вентили, не имеющие нагрузочной цепи в буферной части, и их общий выход подсоединяется к одному внешнему нагрузочному резистору. ТТЛ-вентили, обладающие этим свойством, широко применяются в монтажной логике и носят название вентилей с открытым (или свободным) коллектором. На схемах рядом с символом, обозначающим вентиль с открытым коллектором, можно часто встретить пометку «о. с.» (от слов open collector).

ВЫХОДНЫЕ СХЕМЫ С ТРЕМЯ СОСТОЯНИЯМИ

Монтажную логику было бы выгодно применить к ТТЛ-вентилям с активной нагрузкой в буферной части, поскольку такие вентили отличаются высоким быстродействием, точнее, быстро переходят от низкого к высокому потенциалу на выходе. Однако при соединении выходов этих вентилей всякий раз, когда они находятся в противоположных состояниях, на общем выходе будет наблюдаться «конфликтная ситуация». У одного вентиля верхний транзистор буфера будет открыт, стремясь повысить потенциал на общем выходе; в то же время у другого вентиля будет открыт нижний транзистор, стремясь этот же потенциал понизить. В результате через проводящие транзисторы будет проходить слишком большой ток, который может их повредить. Но если даже он их не повредит, уровень потенциала на общем выходе не будет; ни достаточно низким, чтобы соответствовать логическому 0, ни достаточно высоким, чтобы соответствовать логической 1; таким образом, подобная схема будет отличаться неопределенным поведением.

И все же есть способ совместить преимущества монтажной логики с быстродействием вентилей, имеющих нагрузочные транзисторы в выходном каскаде. В частности, поведение ТТЛ-вентилей можно изменить, введя третье состояние на выходе, когда уровень потенциала не высок и не низок. Говорят, что такие вентили имеют три выходных состояния (схемы с тремя состояниями, или тристабильные схемы).

Третье состояние, по существу, заключается в отсутствии двух других состояний; его часто называют состоянием с высоким импедансом или с высоким выходным сопротивлением. Физически в этом состоянии выходная линия находится в «плавающем» (или «свободном», или «неуправляемом») режиме, т. е. вентиль на нее не действует. Такое состояние вентиля достигается за счет двух транзисторов в буферной части вентиля, верхнего и нижнего, которые могут одновременно находиться в непроводящем состоянии.

На рис. 7(a) показана схема ТТЛ-вентиля с тремя состояниями, реализующего функцию И-НЕ. Чтобы управлять транзисторами TL и Тн , здесь введена дополнительная управляющая входная линиям которая называется линией разрешения. Эта линия подсоединена через диод к базе верхнего транзистора выходного каскада, а также к эмиттеру входного транзистора.

Рисунок 7 - Тристабильные схемы. (а) ТТЛ-вентиль И-НЕ. (б) Символ, обозначающий тристабильный инвертор. (в) Символ, обозначающий тристабильный формирователь. (г) Символ тристабильного вентиля И-НЕ. (д) Символ тристабильного

вентиля ИЛИ-НЕ.

 

Когда на линию разрешения подается низкий потенциал (логическим 0), оба выходных транзистора закрыты. Верхний транзистор закрыт потому, что на его базе устанавливается низкий потенциал, поскольку диод проводит (смещен в прямом направлении). Нижний транзистор также будет закрыт, поскольку на эмиттер входного транзистора подан логический 0. С другой стороны, когда на линию разрешения подан высокий потенциал (логическая 1), диод в цепи базы верхнего выходного транзистора будет закрыт, и поэтому верхний транзистор будет вести себя, как в обычном ТТЛ- вентиле. Далее, логическая единица, поданная на один из эмиттеров входного транзистора, как бы выведет этот эмиттер из игры.

Таким образом, когда на линию разрешения подан высокий потенциал, состояние вентиля будет целиком определяться другими входами, и он будет работать, как обычный вентиль, реализующий функцию И-НЕ. Логические обозначения для различных вентилей с тремя состояниями показаны на рис. 7(б—д).

Выходы двух или более вентилей с тремя состояниями можно соединять, но только при условии, что сигнал разрешения подан в каждый момент времени лишь на один вентиль (или, для краткости, «разрешение» дано одному вентилю). В результате получается монтажная логика некоторой ограниченной разновидности, ее поведение описывается в логических терминах несколько сложнее, чем поведение обычной монтажной логики.

Чтобы проиллюстрировать действие подобных схем, рассмотрим n вентилей с тремя состояниями, выходные линии которых соединены. Пусть X обозначает значение на выходе вентиля Gj, когда ему дано «разрешение». Пусть далее Ej обозначает логическое значение сигнала разрешения для вентиля Gj. Для n=2 значения на общем выходе схемы приведены в табл. 3. В колонке выходного значения Y, помимо 0 и 1, мы видим еще два состояния. «Запрещенное» состояние соответствует ситуации, когда на линии разрешения обоих вентилей подана 1. «Неопределенное» состояние соответствует той ситуации, когда на управляющих входах обоих вентилей 0 и поэтому ни один вентиль не влияет на общий выход.

Таблица 3 - Логическое значение на общем выходе двух вентилей с тремя состояниями

X	Ег	X	Ei	Y
				Неопределенное
				Неопределенное
				Запрещенное
				Запрещенное
				Неопределенное
				Неопределенное
				Запрещенное
				Запрещенное

 

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Существует несколько семейств элементов на полевых транзисторах. Два широко известных семейства построены на основе n-МОП-технологии и p-МОП-технологии и используют соответственно n-канальные и р-канальные транзисторы. Третье семейство, построенное на основе КМОП-технологии, использует в одном вентиле как n-канальные, так и р-канальные транзисторы.

Логические элементы на n-канальных и p-канальных МОП-транзисторах обычно выполнены в виде схем с непосредственной связью. Это означает, что для реализации различных логических функций используется последовательное-параллельное соединение транзисторов, действующих как переключатели. Например, вентиль ИЛИ-НЕ с двумя входами можно построить путем параллельного соединения двух n-канальных нормально закрытых (работающих в режиме обогащения) МОП-транзисторов. Этот вентиль

изображен на рис. 8.

Вход A

DD

Выход

 

Рисунок 8 - Вентиль ИЛИ-НЕ с двумя входами, построенный на n-канальных нормально закрытых МОП-транзисторах.

Если к одному из транзисторов приложено положительное напряжение, он переходит в открытое состояние и образует тем самым путь низкого сопротивления между выходной линией и землей. В результате на выходе устанавливается низкий потенциал. С другой стороны, если к обоим транзисторам приложен потенциал земли, они будут закрыты. В этой ситуации через линию резистора R на выходе установится потенциал, приблизительно равный Vdd , так как закрытые транзисторы имеют высокий импеданс. В рамках положительной логики вентиль на рис. 8 реализует логическую операцию ИЛИ- НЕ, потому что низкий уровень на выходе наблюдается тогда и только тогда, когда по крайней мере на один из входов подан высокий потенциал.

Если n-канальные нормально закрытые МОП-транзисторы соединить последовательно, как показано на рис. 9, то получится вентиль И-НЕ. В этом случае, лишь когда оба входа имеют высокий потенциал, последовательно соединенные транзисторы образуют путь со сравнительно низким сопротивлением между выходом и землей. Если хоти бы один вход имеет низкий потенциал, на выходе будет приблизительно Vdd . Поскольку при последовательном соединении сопротивлении складываются, количество последовательно соединенных транзисторов ограничено.

+V

DD

- Выход

D

S

D

к-

Вход А-