Лекция №11

1. СХЕМОТЕХНИКА ТТЛШ ЛОГИКИ НА ТРАНЗИСТОРАХ ШОТТКИ (ТТЛШ)

2. Схемотехника ис инжекционной логики--иил (и2л)

ТТЛш существенно расширили перспективы применения схем ТТЛ в быстродействующих ЭВМ.

Что такое диод Шоттки? В интегральном исполнении он представляет собой контакт металла с высокоомным полупроводником коллекторной области транзистора. Напряжение на диоде Шоттки в открытом состоянии 0.4 В, поэтому его включение параллельно переходу база-коллектор исключает насыщение транзистора. В интегральном исполнении транзистор и диод составляют единую структуру, называемую транзистором Шоттки.

Базовый элемент 2И-НЕ на транзисторах Шоттки показан ниже.

Рис. 8.10 Базовый элемент 2И-НЕ на транзисторах Шоттки

Диоды Шоттки (ДШ) используются также на входах схемы для гашения колебаний и исключения появления отрицательных напряжений на входе элементов. ДШ можно включить к обычным транзисторам. Эти две схемы функционально не отличаются.

Наиболее распространенными сериями ТТЛШ с ДШ, позволяющими в несколько раз увеличить быстродействие схем или значительно снизить мощность рассеяния являются серии ИС: К530, К531, К555.

Элементы типа ТТЛ допускают режим работы с тремя состояниями (1, 0, выключено). В режиме “выкл” (режим отсечки) оба выходных транзистора Т₅, Т₆ находятся в выключенном состоянии благодаря Т_7. Положительный потенциал на его входе выключает схему, позволяя использовать ее для построения системных магистралей, объединяющих выходы ряда устройств.

В каждый момент времени на магистраль идут сигналы с одного из устройств, остальные устройства в это время выключены.

Некоторые рекомендации

1) При монтаже и наладке линии связи до 20 см для асинхронных и 30 см для синхронных устройств выполняются одиночными проводами;

2) Линии связи до 3 м нужно выполнить витыми парами, где по одной линии передается сигнал, а другая линия заземляется в начале и в конце линии;

3) При длине линии связи более 3 м используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 100 Ом. При этом к выходу передающей ИС подсоединяется резистор сопротивлением 82 Ом (последовательное согласование), либо резистор с R=R_волн, подсоединяется параллельно в конце линии связи (параллельное согласование).

Следует отметить, что снижение Р_расс у схем ТТЛШ позволило использовать их в больших интегральных схемах (БИС). В настоящее время на основе схем ТТЛШ выпускаются однокристальные микропроцессоры и микроЭВМ серии К589, КР1804, и т. д.

Схемотехника ис инжекционной логики и2л

Интегрально-инжекционная логика была разработана в 1971 г.

Преимущества таких ИМС -

• Высокая степень интеграции

• Малое потребление энергии на одно переключение ~ 1/10¹²Дж.

• Низкие напряжение питания: 1-3 В.

ИИЛ многие ошибочно считают разновидностью транзисторно-транзисторной логики. Это не так. Между ними нет ничего общего. Эти транзисторы не способны проводить ток из-за нехватки носителей зарядов в базе. Поэтому рядом с транзистором находится «инжектор» — электрод «добавляющий» или как говорят «инжектирующий» заряд в базу. При этом транзистор как бы включается и может выполнять полезную работу.

При проектировании микросхем ИИЛ основную роль отводят именно инжекторам. Эмиттеры, как правило, соединены — ими является подложка микросхемы. На поверхности кристалла находятся только базы, а на базах коллекторы. Таким образом ИИЛ-транзистор по размеру (если не считать инжектора) меньше МОП-транзистора. Причём один инжектор может использоваться для многих транзисторов.

Преимущества ИИЛ: высокая экономичность, высокое быстродействие, высокая плотность транзисторов на кристалле (иногда выше чем МОП), иногда меньшая стоимость, чем у устройств, построенных по принципам других логик.

Схемы интегральной инжекционной логики (ИИЛ) или И²Л - схемы, являются развитием схем с непосредственными связями (рис.8.11а). Основные положения, на которых базируются построение схем с непосредственными связями, остаются в силе при построении И²Л схем.

Основу схемотехники И²Л составляет инвертор (рис. 8.11б), работающий в насыщенном режиме и выполненный на многоколлекторном транзисторе Т₂ , обеспечивающем развязку выходов для исключения их взаимного влияния. Нагрузка для предыдущего каскада, принадлежащая его базовой цепи, выполнена на p-n-p транзисторе Т₁. Схема очень технологична и занимает минимальную площадь на кристалле. Область n принадлежит как базе р-п-р транзистора, называемого инжектором, так и эмиттеру ключевого транзистора-инвертора (его база р и является коллектором инжектора).

Особенностью И²Л-схем являются:

• работа переключения в 100 раз меньше, чем у ТТЛ-схем и составляет 2nДж;

• плотность элементов на кристалле в 50 раз больше, чем ТТЛ-схем (т. е. высокая степень интеграции).

а) б)

Рис. 8.11 Интегральные схемы инжекционной логики И²Л

При использовании диодов Шоттки в качестве диодной логики и развязки цепей на входе, а транзисторов Шоттки в качестве инверторов (рис. 8.11в) показатели И²Л-схем могут превзойти комплексные показатели любых схем на основе кремния.

И²Л схемы весьма перспективны для построения БИС.

в)

Интегральная схема инжекционной логики И²Л