14.5. Логические схемы инжекционного типа

Термин «интегральные логические схемы инжекционного ти­па» (схемы инжекционной логики — PL) относится к интеграль­ным схемам, достоинства которых особенно очевидны в бипо­лярных схемах с большим уровнем интеграции (БИС). Логиче­ские схемы инжекционного типа потребляют очень незначи­тельную мощность, просты, так как содержат минимальное ко­личество схемных элементов, и обладают высокой эффектив­ностью. Так, например, на одной полупроводниковой пластине можно изготовить систему, содержащую до 3000 вентилей, или систему памяти объемом 10000 двоичных разрядов.

Важной характеристикой инжекционных схем является уни­версальность их применения в электронных схемах. Они могут применяться в производстве недорогих электронных часов, в ко­торых потребление мощности не превышает нескольких микро­ватт. Несмотря на очень малое потребление энергии, такие схе­мы обеспечивают достаточно большую амплитуду сигнала и тем самым делают возможной работу цифрового устройства отобра­жения на светодиодах. Схемы инжекционного типа могут также использоваться в цифровых вольтметрах, цифровых блоках на­стройки, в линейных схемах радио- и телевизионных приемни­ков. Но главное применение инжекционных схем — логические матрицы, устройства считывания информации из постоянных запоминающих устройств, а также системы обработки логиче­ских сигналов в калькуляторах.

Инжекционные схемы, включающие два дополняющих тран­зистора, выполняют роль вентиля (рис. 14.6, а). Многоколлек­торный транзистор n — р — n-типа применяется в качестве инвер­тора, а транзистор р — n — р-типа служит либо в качестве нагрузки, либо является источником тока. На входе и выходе схе­мы не используется ни одного резистора.

Рис. 14.6. Логические схемы инжекционного типа.

Типичная схема инжекционного типа показана на рис. 14.6,a. Здесь в виде двух пересекающихся окружностей изображен ис­точник тока, который присоединен к многоколлекторному тран­зистору n — р — n-типа (см. также рис. 2.3). Источник тока мо­жет быть транзистором р — n — р-типа, как показано на рис. 14.6,6. В такой схеме первый транзистор р — n — р-типа яв­ляется вентилем, который инжектирует неосновные носители в базу второго транзистора n — р — n-типа, являющегося инверто­ром. Второй транзистор можно .рассматривать как нагрузку, следовательно, отпадает необходимость в применении обычных резисторов (см. разд. 14.3).

Схемы инжекционного типа работают очень устойчиво при различных видах сигналов, а потребляемая мощность не увели­чивается с возрастанием частоты. Кроме того, такие схемы об­ладают высокой помехоустойчивостью при действии шумов и нежелательных сигналов.

Рис. 14.7. Схема вентиля ИЛИ-НЕ инжекционного типа.

14.6. Схема вентиля или-не инжекционного типа

На рис. 14.7 изображена схема логического двухвходового вентиля ИЛИ-НЕ. Схема имеет два выхода, один из которых является выходом с отрицанием (ИЛИ-НЕ), а второй выход — неинвертированный (ИЛИ). В таком вентиле использованы три схемы инжекционного типа, а источники постоянного тока об­разованы инжекционными транзисторами, являющимися неотъ­емлемой частью интегральной схемы.

Коллекторы каждой из входных инжекционных схем соеди­нены между собой перекрестно, т. е. верхний коллектор схе­мы А соединен с нижним коллектором схемы В и наоборот. Вы­ход схемы А подан на базу дополнительной инжекционной схе­мы, которая является инвертором. Благодаря этому при подаче сигнала на вход А на выходе этой схемы он инвертируется; вто­рая схема инвертирует сигнал вторично и возвращает его в ис­ходное состояние. Когда же сигнал подается на вход В, то он инвертируется только один раз, и поэтому полярность сигнала на выходе окажется противоположной сигналу на входе.

Рис. 14.8. Схема фиксации с диодами Шоттки.

При подаче сигнала на вход А он появляется на выходе пос­ле второго инвертора в неинвертированном виде. Однако с пер­вой инжекционной схемы этот же сигнал подается и на выход нижней схемы, а так как здесь он не подвергается повторной операции инвертирования, на нижнем выходе вентиля сигнал появляется в инвертированном виде (А).

Аналогичным образом при подаче импульса на вход В на нижнем коллекторе схемы и на выходе он появится в инвертиро­ванном виде (В). Выходной сигнал с верхнего коллектора ниж­ней схемы подается одновременно на верхнюю схему и выход­ной инвертор. Следовательно, на верхнем выходе этот сигнал появится в неинвертированном виде. Таким образом, выходные сигналы в такой схеме появляются в случае подачи сигнала ИЛИ на вход Л, ИЛИ на вход В, ИЛИ на оба входа вместе, а выходной сигнал получается как в инвертированном, так и в неинвертированном виде. Путем добавления других схем, ана­логичных показанной на рис. 14.7, можно получить схему с большим числом входов и выходов.