Использование стандартных КМОП микросхем и КМОП транзисторов

[Lavr]

попробовал сделать схему управления таким "безопасным" (т.е. без коротких замыканий коммутируемых входов)

Ну наконец-то! А то столько упирался! А между тем, если так не делать в реальных микросхемах,
а не в симуляциях, и возникает т.н. "тиристорный эффект".

Кстати, посмотри как его избегают, когда будешь конструировать свою ИС.

[Shaos]

А чего упирался то? Я и не против был
Про "тиристорный эффект" не знал - почитаю...

[Shaos]

Пересчитал более внимательно - если входные троичные сигналы разбивать на 4 двоичных, а каждый троичный мультиплексор будет состоять из 8 транзисторов (как я и рисовал до этого - 4 выключателя, соединённых как 3 переключателя), то потребуется 3*(8+8)+12*8 = 48+96 = 144 транзистора. На самом деле если мультиплексоров намного больше чем входов, то лучше разбивать входные троичные сигналы на 6 двоичных - при этом каждый троичный мультиплексор будет состоять только из 6 транзисторов (3 выключателя), тогда потребуется 3*(8+12+4)+12*6 = 72+72 = 144 транзистора (хм, видимо такое упрощение будет работать только для очень больших схем). Потом если выкинуть шесть инверторов, введённых "для крутизны фронтов", то уже получается 132 vs 126 транзисторов. Кроме того NAND/NOR можно заменить на инверторы с модифицированными транзисторами во втором крыле - тогда количество транзисторов уменьшится ещё на 6 и станет 126 vs 120...

P.S. 120 транзисторов это 60 CMOS-пар - 60 корпусов ALD1115, 30 корпусов ALD1105 или 20 корпусов CD4007 (на самом деле больше, т.к. в CD4007 два из шестри транзисторов могут быть использованы только как инвертор либо как часть NOR или NAND), напомню также, что троичный полный сумматор можно построить всего лишь на 12 микросхемах DG403 (в каждой из них 2 нормально замкнутых CMOS-ключа и 2 нормально разомкнутых CMOS-ключа, а также "встроенный" преобразователь из троичного в двоичный сигнал управления ключами).

Тут ещё такая штука - в DG403 есть защита от одновременного замыканий половинок переключателя, причём как я понял и по уровню, и по времени - т.е. нормально разомкнутый ключ не замкнётся, пока не откроется нормально замкнутый, и наоборот. В нашем случае, когда на вход переключателей может подаваться +5В или -5В (для того чтобы сделать из троичного переключателя скажем троичный инвертор), это важно дабы исключить КЗ, а пока все городёжки со схемами управления выдают управляющие сигналы, которые кратковременно пересекаются по времени из-за задержек, хотя тесты на LTspice и не показывают большие токи в момент переключения...

Вот попробовал сделать схему управления таким "безопасным" (т.е. без коротких замыканий коммутируемых входов) троичным ключом на 24 транзисторах:



Слева имеется 4 инвертора с разнесёнными порогами срабатывания, формирующие 2 зазора - между N и O, а также между O и P, далее с помощью двух инверторов и одного ИЛИ-НЕ формируются непосредственно сигналы управления тремя аналоговыми ключами:



Слева выходы входных инверторов, а справа - положительные сигналы управления тремя ключами (EQP,EQO,EQN).
Отрицательные (NEP,NEO,NEN) не показываю - они просто инвертированы относительно первых трёх.

P.S. Выходит, что один троичный сигнал тут превращается аж в ШЕСТЬ двоичных

Подобные кривые можно получить и воспользовавшись немодифицированными транзисторами - надо просто разное количество входов подключать к питанию у NAND3 или земле у NOR3:



В результате получилась вот такая схема преобразования одного троичного сигнала в букет двоичных для управления ключами, причём из стандартных двоичных CMOS-блоков:



Кривые при этом очень похожи на вышеизложенный вариант:





Правда теперь там аж СОРОК транзисторов

[Shaos]

Добавляем три ключа и получаем троичный селектор (мультиплексор-демультиплексор):



Теперь его можно подключить в режиме троичного буфера:



или троичного инвертора:

[Shaos]

Кстати вот такая схема на ОДНОМ троичном буфере (и с одним аналоговым переключателем, управляемым двумя инверторами), вполне работает как троичный элемент памяти



P.S. Правда LTspice IV при некоторых соотношениях частот входных сигналов виснет где-то в середине графика по-видимому из-за обратной аналоговой связи...

Самое интересное, что эта схема троичного элемента памяти, будучи сэмулированной в Logisim (2 двоичных сигнала на 1 троичный), также работает



P.S. Тут буфер слева, а ключ - справа, если кто не понял...

[Odin P. Morgan]

Хм, круто, что могу сказать, т.е. это именно на КМОП? Я уже подумывал троичные реле на нано-трубках собирать ))))))))))))))))

[Shaos]

Вот когда нанотрубки можно будет также "легко" заказать как обычный CMOS, вот тогда на них и перейдём

[Shaos]

А теперь о том, как это всё можно протестировать на "рассыпухе" - связываться со старыми 4007 не очень хочется, и как я уже упоминал вот тут, обратим внимание на современные CMOS сборки:

ALD1105 - две пары комплиментарных MOSFET-транзисторов:



ALD1115 - одна пара комплиментарных MOSFET-транзисторов:



Например на DigiKey цены такие:

4-транзисторная ALD1105 в DIP - 1 по $2.70, 25 по $2.18, 100 по $1.96 (в данный момент отсутствует)
4-транзисторная ALD1105 в SOIC - 1 по $2.70, 25 по $2.18, 100 по $1.96 (в данный момент есть 32 штуки)
2-транзисторная ALD1115 в DIP - 1 по $2.02, 10 по $1.82, 25 по $1.63, 100 по $1.46 (в данный момент есть 125 штук)
2-транзисторная ALD1115 в SOIC - 1 по $2.02, 10 по $1.82, 25 по $1.63, 100 по $1.46 (в данный момент есть 23 штуки)

Mouser будет чуток подешевле:

4-транзисторная ALD1105 в DIP - 1 по $1.98, 10 по $1.91, 25 по $1.57, 100 по $1.27 (в данный момент есть 85)
2-транзисторная ALD1115 в DIP - 1 по $1.48, 10 по $1.43, 25 по $1.17, 100 по $0.945 (будут доступны только с 24 февраля)

P.S. В последнем случае правда в описании ошибка - написано, что у них канал Depletion, а на самом деле Enhanced...

Короче купил и тех, и других - буду собирать на микросхемных разъёмах, чтобы можно было переиспользовать микросхемы после тестирования...

[Odin P. Morgan]

Кстати тут открыл для себя метод производства ультра-маленьких электро реле. Все дело в катушках индуктивности, и в том, что при столь малых размерах, простой электродвигатель превращается в шаговый =). Короче электро-механические реле, со скоростью срабатывания: до 60 000 об./мин., т.е. 1000 переключений в секунду, по простому же 1 МГц (для механики это нечто!) Размеры в производстве с точки зрения КМОП гигантские, и шум стоит не хуже чем от кварца, однако сама возможность троичности, на приемлемой скорости и без лишнего геморроя, уже привлекательно.

[Odin P. Morgan]

А теперь о том, как это всё можно протестировать на "рассыпухе" - связываться со старыми 4007 не очень хочется, и как я уже упоминал вот тут, обратим внимание на современные CMOS сборки:

ALD1105 - две пары комплиментарных MOSFET-транзисторов:



ALD1115 - одна пара комплиментарных MOSFET-транзисторов:



Например на DigiKey цены такие:

4-транзисторная ALD1105 в DIP - 1 по $2.70, 25 по $2.18, 100 по $1.96 (в данный момент отсутствует)
4-транзисторная ALD1105 в SOIC - 1 по $2.70, 25 по $2.18, 100 по $1.96 (в данный момент есть 32 штуки)
2-транзисторная ALD1115 в DIP - 1 по $2.02, 10 по $1.82, 25 по $1.63, 100 по $1.46 (в данный момент есть 125 штук)
2-транзисторная ALD1115 в SOIC - 1 по $2.02, 10 по $1.82, 25 по $1.63, 100 по $1.46 (в данный момент есть 23 штуки)

Mouser будет чуток подешевле:

4-транзисторная ALD1105 в DIP - 1 по $1.98, 10 по $1.91, 25 по $1.57, 100 по $1.27 (в данный момент есть 85)
2-транзисторная ALD1115 в DIP - 1 по $1.48, 10 по $1.43, 25 по $1.17, 100 по $0.945 (будут доступны только с 24 февраля)

P.S. В последнем случае правда в описании ошибка - написано, что у них канал Depletion, а на самом деле Enhanced...

Короче купил и тех, и других - буду собирать на микросхемных разъёмах, чтобы можно было переиспользовать микросхемы после тестирования...

Кстати из этой рассыпухи ты собираешь свой проц? (тот который в другой теме на форуме)

[Shaos]

Кстати из этой рассыпухи ты собираешь свой проц? (тот который в другой теме на форуме)

Нет - проц не собираю

[Odin P. Morgan]

Кстати из этой рассыпухи ты собираешь свой проц? (тот который в другой теме на форуме)

Нет - проц не собираю

Тут ещё такой вопрос возник. Что проще для троичной схемы: реализовать троичный инвертор, или аналоговый инвертор полярности напряжения? Если представить троичную схему, как дискретную аналоговую, тогда можно позабавляться с инверторами. http://www.qrz.ru/schemes/contribute/digest/bp149.shtml

[Shaos]

Аналоговый по видимому всё-таки тяжелее...

[AndrejKulikov]

Как известно, полевые транзисторы одновременно выполняют и функцию компаратора и функцию ключа, а при параллельном или последовательном включении и двоичные логические функции, поэтому инвертор Лукасевича (InvL, NOTL, FT1N5), приведённый в посте выше, можно выполнить всего на 4-х полевых транзисторах разного типа и с разными напряжениями открывания. Схема такого инвертора Лукасевича приведена в симуляторе электронных схем Circuit Simulator в подразделе Circuits -> Logic Families -> Ternary -> Complement (F210) (на самом деле FT1N012 в троичной несимметричной системе счисления, т.е. FT1N5 в десятичной системе счисления):

Complement (F210).JPG

Загрузить Circuit Simulator с моделью.
По сравнению с TRIMUX'ами, в которых необоснованно избыточно применены аналоговые ключи DG403, в которых используется одна комплементарная пара полевых транзисторов на один аналоговый ключ, схема, приведённая в Circuit Simulator, более экономична, так как в ней используется только по одному полевому транзистору на один ключ к "+5V" или к "0V" и только для средней точки источника питания с напряжением "+2,5V", для реализации двоичной логической функции 2И (2-in AND, AND2), используется одна комплементарная пара полевых транзисторов на один ключ.

[Shaos]

По сравнению с TRIMUX'ами, в которых необоснованно избыточно применены аналоговые ключи DG403, в которых используется одна комплементарная пара полевых транзисторов на один аналоговый ключ, схема, приведённая в Circuit Simulator, более экономична, так как в ней используется только по одному полевому транзистору на один ключ к "+5V" или к "0V" и только для средней точки источника питания с напряжением "+2,5V", для реализации двоичной логической функции 2И (2-in AND, AND2), используется одна комплементарная пара полевых транзисторов на один ключ.

Ваши транзисторы имеют сдвинутые пороги срабатывания - может вы знаете где можно купить такие "кривые" транзисторы?
А DG403 продаётся везде и в тримуксе могут использоваться DG403 от разных проивзодителей - всё будет работать с ходу
И используется DG403 на 100% - прекращайте вводить народ в заблуждение...

P.S. Вышеприведённая схема к тримуксу имеет очень отдалённое отношения, зато она имеет вполне прямое отношение к теме "Использование стандартных КМОП микросхем и КМОП транзисторов" т.к. реализует одну из самых ранних версий ТРОИЧНОГО ИНВЕРТОРА - мы уже где-то эту схему обсуждали - тут как бы не совсем CMOS, т.к. 2 первых транзистора имеют сильно сдвинутые пороги срабатывания (да и вторые 2 как бы тоже)