8.2 Базовый лэ сверхбыстродействующих ис к6500

Микросхемы К6500 представляют собой цифровые схемы сверхвысокого быстродействия, выполненные на основе арсенид-галлиевых полевых транзисторов с затвором Шоттки.

Микросхемы К6500 по сравнению с ИС К500, К1500 имеют в 4 – 6 раз меньшую мощность потребления на один ЛЭ и в 38 раз большую частоту переключения триггера и меньшую задержку на ЛЭ.

В серии используются следующие основные параметры логических сигналов: максимальная частота функционирования P_max не менее 1000 МГц; длительность фронта (среза) выходного сигнала 0,160,3 нс; выходное напряжение при R_н = 50 Ом низкого уровня – 0,20,1 В, высокого уровня (U_0H) 0,91,5 В; входной ток низкого уровня не менее – 0,5 мА, высокого уровня (I_IH) не более 1 мА; помехозащищенность низкого и высокого уровня не менее 0,1 В. Микросхемы выполнены в плоских планарных металлокерамических корпусах с числом выводов 16, 24, 42. При обозначении ИС К6500 микросхемы эксплуатируются в диапазоне температур – 10⁰  + 70 ⁰С, а при обозначении 6500: – 60⁰ ÷ + 125 ⁰С.

Микросхемы К6500 построены на основе базовых ЛЭ истоково-связанной логики на полевых транзисторах с управляющим затвором Шоттки. Один из основных вариантов реализации базового ЛЭ на полевом транзисторе Шоттки приведен на рисунке 8.1.

В структурной схеме ЛЭ имеются входные и выходной формирователи сигналов и сам базовый ЛЭ. Базовый элемент построен по схеме переключателя тока на основе дифференциальных пар транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4, резистора R1, определяющего ток истока, значения нагрузочных резисторов R2, R3 и резистора смещения R4 для согласования по уровням напряжения выходов истокового переключателя тока и выходных истоковых повторителей на транзисторах VT5, VT6. Диоды Шоттки VD1 – VD8 и транзисторы VT7VT10 в цепях истоков выходных транзисторов необходимы для согласования с выходным формирователем и стабилизации выходного напряжения.

Питание ЛЭ и формирователей осуществляется от двух источников напряжения: U_CC1 = (4  0,2) В и U_CC2 = (– 2,45 + 0,12) В. Цепи питания U_CC1 выходного формирователя и остальной части схемы разделены.

Входные формирователи предназначены для согласования внешних цепей с напряжениями сигналов 0 1 В с базовым ЛЭ, в котором сигналы Х1, Х2 имеют уровни 0,5 В для прямых и – 0,5 В для инверсных значений. Схема входного формирователя близка к схеме базового элемента: она состоит из переключателя тока и выходных истоковых повторителей. На другой вход поступает внешний сигнал с логическим перепадом около 1 В. Формирователь преобразует этот сигнал в парафазный Х, с уровнем  0,5 В.

Выходной формирователь также построен на основе переключателя тока и мощного выходного ключевого элемента, обеспечивающего преобразование уровней внутренних сигналов Y, в уровни внешних сигналов, а также необходимую нагрузочную способность ЛЭ. Выходной ток преобразователя равен 10 мА, а в пределе до 30 мА.

Для перехода от маломощных внутренних цепей с токами до 1 мА к мощному выходному транзистору и обеспечения режима его переключения с частотой 1 ГГц требуется включить между внутренней логической схемой и выходом микросхемы два-три каскада усиления мощности. Потребляемая мощность 0,55…2,6 Вт для микросхем различной сложности. Энергопотребление определяется мощностью выходных формирователей.

Рисунок 8.1 – Типовой базовый логический элемент ИС 6500

Длительность фронта и среза не более 0,25 нс при работе на коаксиальные линии с волновым сопротивлением 50 Ом и сопротивлением нагрузки 50 Ом.