Типы логики [вики]

Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.

• Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока):

  • МОП-логика (металл-оксид-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;

  • КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП). Существует также смешанная технология BiCMOS.

• Микросхемы на биполярных транзисторах:

  • РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

  • ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

  • ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;

  • ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шоттки;

  • ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие;

  • ИИЛ — интегрально-инжекционная логика.

КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распространёнными логиками микросхем. Где необходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость к статическому электричеству — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы и её целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и, как следствие, например, серия микросхем 1564 — сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.

Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но и наиболее энергопотребляющими, и применялись при производстве вычислительной техники в тех случаях, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.

По схемотехническому принципу цифровые интегральные микросхемы разделяют на следующие классы: диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ), эмиттерно-связная логика (ЭСЛ), комплиментарная металл-окисел-полупроводниковая логика (КМОПЛ). Здесь последовательность перечисления классов дана в порядке их разработки и роста перспективности, причем ДТЛ-микросхемы (например, серии К511) используют только для комплектации ранее разработанных устройств.

Напряжения для различных типов логических устройств Таблица 1

Напряжение, В	Типы микросхем
	ДТЛ (серия K511)	ТТЛ	ЭСЛ	КМОПЛ
Питания	15	5	-5,2	3-15
Логического нуля	1,5	0,5	-1,65	0,005
Логической единицы	12	2,3	-0,96	(3  15)0,05

В микросхемах типа ТТЛ хорошо сочетаются различные эксплуатационные характеристики, они являются наиболее массовыми изделиями. Выпускают следующие разновидности ТТЛ-микросхем: универсальные (серии 133, К155); повышенного быстродействия (серии 130, К131); с уменьшенной мощностью потребления (серии 134, КР134); максимального быстродействия с умеренной мощностью потребления (серии 530, К531, 533, К555 с использованием транзисторов Шоттки - ТТЛШ).

Микросхемы типа ЭСЛ (серии К500, К1500, К1800) - наиболее быстродействующие цифровые элементы, но с большим потреблением энергии. Микросхемы типа КМОПЛ (серии 164, К176, К561, 564, 764) характеризуются очень малой мощностью, однако имеют пониженное (по сравнению с ТТЛ-микросхемами) быстродействие. Для систем промышленной автоматики быстродействие всех перечисленных микросхем, как правило, приемлемо.

В табл. 1 для микросхем, выполненных по различной схемотехнике, приведены номинальные значения напряжений питания, максимальные значения напряжений, соответствующие логическому "0", и минимальные значения напряжений, соответствующие логической "1".

Первые МИС и СИС изготовлялись по схемотехнологиям транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Сегодня основными схемотехнологиями производства ИС являются КМОП (комплементарная структура «металл - оксид - полупроводник») и ТТЛШ (ТТЛ с диодами Шотки).