Интегральная инжекционная логика (и2л)

И нтегральная инжекционная логика базируется на специальных микросхемах, в которых нагрузочные резисторы заменены генераторами стабильного тока. Примером элемента интегральной инжекционной логики является инвертор, схема которого показана на рис.5.

Рис.5. Схема НЕ интегральной инжекционной логики.

Роль ключа S выполняет транзистор, аналогичный транзисторам T1 и T2. В левом положении ключа база транзистора T1 находится под низким—“нулевым”—потенциалом, фактически это напряжение насыщенного транзистора, которое для схем данного типа равно примерно 0,05 В.

Каждый транзистор имеет свой генератор стабильного тока. При замкнутом на землю ключе ток генератора течет в ключ (в коллектор транзистора, выполняющего роль ключа). Из-за очень малого напряжения на базе транзистор T1 заперт. Поэтому ток генератора стабильного тока I₀₂ направляется в базу T2, вызывая его насыщение. Напряжение база — эмиттер насыщенного транзистора для схем данного типа примерно 0,75 В. Это напряжение соответствует логической 1.

В другом положении ключа S ток I₀₁ течет в базу и создает напряжение база—эмиттер 0,75 В. При этом транзистор насыщается, если I₀₁ =I₀₂ и h_21Э 1, что всегда выполняется даже при самых малых токах, т. е. в микрорежиме. Это одно из преимуществ интегральной инжекционной логики. Средняя работа переключения А_СР=Рпот.срtзд.р.ср=1 нДж, а в экспериментальных схемах меньше этого значения примерно на порядок. Другим очень важным преимуществом интегральной инжекционной логики является очень высокая плотность логических элементов на единицу площади. Это позволяет создавать большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) микросхемы. Большая плотность обусловлена тем, что уменьшается число изолирующих островков. Применение горизонтальных p-n-p-транзисторов наряду с вертикальными многоколлекторными n-p-n-транзисторами и отсутствие резисторов очень экономит площадь.

Применение диодов Шотки в элементах интегральной инжекционной логики позволяет в 2—3 раза повысить быстродействие.

МОП-логика

П олевые транзисторы с изолированным затвором—МОП- Рис.6.Инвертор на МОП Рис.7. Инвертор на КМОП

транзисторах. транзисторах.

транзисторы— находят широкое применение в интегральных логических схемах. Применяются МОП-транзисторы как с p так и с n-каналом. В обоих случаях также применяются МОП транзисторах как с индуцированным, так и со встроенным каналом. На рис.6 показана одна из наиболее перспективных схем инверторов на МОП-транзисторах с каналом n-типа.

Нижний транзистор T1 является управляющим, его обычно называют активным. Верхний транзистор является нагрузочным. Он выполняет роль резистора, имеющего нелинейное сопротивление. У него встроенный канал. Его напряжение затвор—исток равно нулю. Нижний транзистор имеет индуцированный канал.

Транзистор T1 имеет пороговое напряжение U_{ЗИ ПОР} +1 В. Транзистор T2 имеет неизменное напряжение затвор—исток U_ЗИ=0.Открытому транзистору VT1 соответствует входное напряжение, большее U_{ЗИ ПОР} +1 В, т. е. A=1. Выходное напряжение _ВЫХ при этом близко к нулю. Так как _ВХ значительно меньше 1 В, то при А=0 вых Uп

Подключая параллельно транзистору T1 несколько таких же транзисторов, можно получить логический элемент ИЛИ-НЕ. Соединяя транзисторы последовательно, получают логический элемент И-НЕ.