7.3 Особенности применения эсл

Микросхемы ЭСЛ имеют отрицательное напряжение питания 4,5 B 5%, причем коллекторные цепи подключены к шинам земли. Следовательно, выходные напряжения имеют отрицательные уровни. Выходные сигналы снимаются со свободных выходов эмиттерных повторителей (открытый эмиттер). При подключении нагрузок эмиттеры выходных транзисторов должны быть подключены через резисторы к источнику отрицательного напряжения, например, к источнику питания U_п – 5 В или источнику напряжения смещения U_см = – 2 В. Все входы базового элемента подключаются к источнику питания через резисторы, это позволяет неиспользованные входы оставлять не присоединенными.

Микросхемы ЭСЛ-типа допускают объединение по прямым и инверсным выходам в «монтажное ИЛИ» или в «монтажное И» с коэффициентом объединения К_ОБ  4, а также объединения прямого выхода с инверсным (рисунок 7.4).При объединении прямых выходов (рисунок 7.4, а) реализуется монтажное ИЛИ:

Если монтажно объединить инверсные выходы (рисунок 7.4, б), то получим монтажное И:

Третий вариант объединения (рисунок 7.4, в) – это монтажное объединение прямых и инверсных выходов

Рекомендуется объединения схем по выходам производить в пределах одной платы и желательно для микросхем, расположенных рядом. Выход с платы следует задействовать от схемы, не имеющей объединений по выходу в пределах платы. Особое требование при конструировании аппаратуры на ЭСЛ ИС – передача сигналов по согласованным линиям связи.

Рисунок 7.4 – Схема объединения ИС ЭСЛ по выходам

Из-за крутых фронтов ИС 1500 (К1500) более чувствительны к неоднородностям в линии передач. Поэтому при правильном применении ИС 1500 в линиях связи должно быть постоянное волновое сопротивление (500 Ом). При эксплуатации ИС 1500 (К1500) выделяют значительное количество тепла из-за большой рассеиваемой мощности микросхем, поэтому необходимо обеспечить эффективный теплоотвод, чтобы температура корпуса не превышала С. При конструировании аппаратуры на основе ИС 1500 (К1500) необходимо уделять внимание вопросам компоновки схем, согласования линий связи, выбора согласующих резисторов, соединителей, вопросам фильтрации и «развязки» цепей питания. Интегральные серии 1500 (К1500) обладают функциональной полнотой. Они имеют в своем составе логические элементы, универсальные дешифраторы, мультиплексоры, схемы контроля четкости, сумматоры-вычислители, АЛУ, триггеры, счетчики, регистры, приемопередатчики, преобразователи уровней, ОЗУ на 1 – 16 Кбит и пр.

ИС 1500 (К1500) является основной элементной базой быстродействующих ЭВМ и других технических средств.

8 Интегральные схемы на основе арсенида галия

8.1 Общие сведения

Каждая из рассмотренных цифровых схем (биполярные ТТТЛ и n-канальные КМОП структуры) имеет свои преимущества и недостатки, определяющие область их применения. Биполярные транзисторы пригодны для коммутации сравнительно больших токов, благодаря чему даже при высоком быстродействии паразитные емкости соединений между корпусами мало влияют на скорость их работы. Соединением многих биполярных микросхем, каждая из которых имеет умеренную сложность, можно создавать быстродействие узлов аппаратуры. Для построения ЭВМ и узлов дискретной автоматики сейчас наиболее широко применяются схемы ТТЛ и ТТЛШ. Сверхскоростные устройства строятся на микросхемах ЭСЛ. Постоянно повышающиеся требования, с точки зрения снижения потребляемой мощности, уменьшения габаритных размеров и стоимости устройства, повлекли за собой поиски новых путей, позволяющих улучшить рабочие характеристики МОП-транзисторов и увеличить степень интеграции базовых ЛЭ, выполняемых на биполярных транзисторах.

Одним из новых направлений в последние годы явилось развитие интегральной инжекционной логики (И²Л), которая развилась на базе самой первой простейшей логики с непосредственными связями (ТЛ НС). С помощью схем И²Л удалось увеличить плотность компоновки и снизить рассеиваемую мощность на ЛЭ. Плотность компоновки схем И²Л даже превышает плотность МОП-схем (удается разместить более 1000 элементов на 1 мм²). Небольшая рассеиваемая мощность объясняется отсутствием резисторов. Инжекция носителей в область базы транзистора осуществляется с помощью активных генераторов тока, выполненных на p-n-p-транзисторах. Большое быстродействие при малых мощностях объясняется незначительными паразитными емкостями, отсутствием накопления заряда и очень небольшой разницей логических уровней. Причем, на одном кристалле можно размещать цифровые и аналоговые схемы. Примером такой схемы может служить выпускаемая серийно микросхема 541. Кроме того, были созданы схемы И³Л (серия 583ВГ2) . Однако широкого применения они еще не получили. В последние годы активно разрабатываются и широко применяются микросхемы с диодами Шоттки – ТТЛШ и МОП-схемы с n-каналом, а также КМОМ, совместимые с цоколевками массовых серий ТТЛ. Одним из новых направлений является развитие интегральной схемотехники на основе арсенида галлия.