- •Электроника
- •Содержание
- •1.1 Основы алгебры логики………………………………………………..5
- •1 Цифровые интегральные микросхемы
- •1.1 Основы алгебры логики
- •1.1.1 Основные определения
- •1.1.2 Некоторые логические функции и реализующие их логические элементы
- •1.1.3 Основные законы и соотношения алгебры логики
- •Сочетательный закон
- •Распределительный закон
- •1.2 Параметры цифровых интегральных микросхем
- •1.2.1 Параметры цифровых интегральных микросхем (цимс), имеющие размерность напряжение.
- •1.2.2 Параметры, соответствующие размерности тока.
- •1.2.3 Параметры, имеющие размерность мощности.
- •1.3.2 Характеристики дтл.
- •1.4 Транзисторно – транзисторная логика.
- •1.5 Ттл со сложным инвертором.
- •1.6 Ттл с открытым коллекторным выходом.
- •1.7 Ттл с тремя состояниями на выходе
- •1.8 Транзисторно-транзисторная логика Шоттки
- •1.9 Комплиментарная мдп логика
- •2 Операционные усилители
- •2.1 Параметры и характеристики оу
- •2.3 Дифференциальный усилитель
- •2.4 Составной транзистор
- •2.5 Источник тока
- •2.6 Схема сдвига уровня
- •2.7 Эмиттерный повторитель
- •2.8 Инвертирующий усилитель на оу.
- •2.9 Неинвертирующий усилитель
- •3 Технологические основы производства полупроводниковых интегральных микросхем
- •3.1 Подготовительные операции
- •3. 2 Эпитаксия
- •3.3 Термическое окисление
- •3.4 Литография
- •3.5 Легирование
- •3.5.2 Ионная имплантация.
- •3.6.1 Термическое (вакуумное) напыление.
- •3.6.2 Катодное напыление.
- •3.6.3 Ионно-плазменное напыление.
- •4 Полупроводниковые
- •4.1 Методы изоляции элементов в ппимс
- •4.1.1 Изоляция элементов обратно смещенными pn-переходами.
- •4.1.2 Резистивная изоляция.
- •4.1.3 Диэлектрическая изоляция
- •4.2 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
- •4.2.1 Этапы изготовления
- •4.2.2 Распределение примесей.
- •4.2.3 Эквивалентная схема.
- •4.3 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
- •4.4 Разновидности биполярных транзисторов
- •4.4.1 Многоэмиттерный транзистор.
- •4.4.2 Транзистор с барьером Шоттки.
- •4.4.3 Транзисторы р-n-р
- •4.5 Интегральные диоды
- •4.6 Полевые транзисторы
- •4.6.1 Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
- •4.6.3 Мноп-транзистор.
- •4.7 Полупроводниковые резисторы
- •4.7.1 Диффузионные резисторы.
- •4.7.2 Ионно-легированные резисторы.
- •4.8 Полупроводниковые конденсаторы
- •5.1 Подложки гимс.
- •5.2 Резисторы.
- •5.3 Конденсаторы
- •5.4 Катушки индуктивности
1.3.2 Характеристики дтл.
Схема для снятия входной характеристики IВХ=F(UВХ) и характеристики прямой передачиUВЫХ=F(UВХ) приведена на рисунке а. Входная характеристика приведена на рисунке 1.7б, а характеристика прямой передачи на рисунке 1.9а. При нулевом напряжении на входе через диодVD1 протекает токIВХ=(ЕПИТ-UА)/R1 (поскольку он вытекает, то он отрицательный). Транзистор закрыт, ток коллектора отсутствует и на выходе напряжение равно напряжению источника питания. При увеличении входного напряжения диодVD1 закрывается и входной ток уменьшается.
а) б)
Рисунок 1.7
При напряжении равном примерно 1,8 В ток начинает протекать по цепи VD3,VD4 и эмиттерный переход транзистора (ток через эти переходы начинает протекать, когда напряжение на каждом их них достигнет 0,6 В, см. ВАХ кремниего диода). Через диодVD1 в этом случае начинает протекать обратный ток. Ток базы транзистора равенIБ=(EПИТ-UА)/R1. Транзистор в этом случае переходит в режим насыщения и напряжение на выходе снижается до уровня 0,1 В.
Схема для снятия выходной характеристики приведена на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8
а) б)
Рисунок 1.9
Характеристики снимаются в двух случаях: на вход ИМС подается напряжение логического 0 (можно подать 0 В) и напряжение, соответствующее логической 1 (5 В). В первом случае транзистор закрыт и при напряжении, которое подается на выход ИМС с потенциометра, равное 0 В, ток будет равен ЕПИТR3, ток вытекает, поэтому он отрицательный. При подаче напряжения равного 5 В выходной ток будет равен 0.
Во втором случае, хотя транзистор открыт, он шунтируется милли -амперметром, и ток также будет равен ЕПИТR3. При увеличении напряжения, когда оно сравняется с напряжение насыщения транзистора (0,1 В) ток будет равен 0. При дальнейшем увеличении выходная характеристика ИМС будет повторять выходную характеристику транзистора. (Она показана пунктиром, так как мощность рассеивания на коллекторе превышает допустимую).
1.4 Транзисторно – транзисторная логика.
На рисунке 1.10а представлена структура диодов VD1-VD3 схемы ДТЛ. В интегральном исполнении области р можно объединить, и тогда получится структура изображенная на рисунке 1.10б. Эта структура представляет собой транзистор с двумя эмиттерами (двухэмиттерный транзистор).
а) б)
Рисунок 1.10
Если в предыдущей схеме ДТЛ диоды VD1,VD2 иVD3 заменить на двухэмиттерный транзистор, то получится транзисторно – транзисторная логика (ТТЛ), принципиальная схема которой приведена на рисунке 1.11.
Рисунок 1.11
В качестве VT1 можно использовать транзистор с большим числом эмиттеров, схема в этом случае будет иметь соответствующее число входов.
Принцип работы, таблица истинности и характеристики ТТЛ такие же, как у ДТЛ.
Недостаток предыдущих схем заключается в следующем. Заменим транзистор VT2 ключом с сопротивлениемRТ(рисунок 1.12а).
В исходном состоянии (на входе схемы логический 0), транзистор закрыт (ключ разомкнут), на выходе напряжение равно напряжению питания ЕПИТ(рисунок 1.12б). При подаче на вход логической1ключ замыкается. В этом случае ёмкость нагрузки СНразряжается через малое сопротивление ключаRTи время включения будет составлятьt10. При подаче на вход логического0ключ вновь размыкается и, в этом случае, ёмкость СНбудет заряжаться через сопротивлениеR3, которое намного больше, чемRTи время выключения будетt01t10, из-за этого быстродействие схемы будет низким.
а) б)
Рисунок 1.12
Кроме того между точкой А и общим проводом находятся два pn-перехода, следовательно на эмиттерном переходе при подаче на вход логического0напряжение будет составлять 0,4 В и для того, чтобы открыть транзистор надо приложить меньшее напряжение, т.е. помехо-устойчивость схемы снижается.
Задача состоит в том, чтобы снизить t01(t01t10) и повысить помехоустойчивость.