2.9 Интегральная инжекционная логика
Основные параметры:
–напряжение питания +1,1 … +1,5 В;
–потребление десятки мкВт на схему (сравнимое с КМОП);
–уровень нуля +0,1 В;
–уровень единицы +0,4 В;
–температурный диапазон -10 – +70 °С;
–среднее время задержки 100 ÷ 500 нс (невысокое быстродействие);
В основе логики лежит НСТЛ (см. рисунок 2.19) (транзисторная логика с непосредственными связями).
Достоинство НСТЛ: возможность несложных соединений на подложке микросхемы.
Недостатки НСТЛ: невысокое быстродействие, среднее время задержки 1000 нс. Поэтом не применяется, последующая модернизация (введение ГСТ вместо резисторов, образование микрорежимов по току и снижение напряжения питания) привело к разработке интегральной инжекционной логики, у которой вместо резисторов ГСТ (генератор стабильного тока), вводится транзистор p-n-p (см. рисунок 2.20). Это включение по схеме с ОБ имеет вид редко встречающихся характеристик (см. рисунок 2.21).
+E0
+E0
R
F=X1·X2
X1
X1 |
X2 |
X2
X1 |
|
|
|
|
|
X1 |
|
|
F=X1·X2 |
||
|
1 |
F=X1+X2 |
|
& |
|||||||
|
|
||||||||||
X2 |
|
|
|
|
|
X2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.19 – НСТЛ
89
Рисунок 2.20 – Генератор стабильного тока
Рисунок 2.21 – Характеристики транзистора в схеме ОБ
Из построения видно, что в окрестности нуля влево и вправо эмиттерные характеристики практически горизонтальны, следовательно, динамическое сопротивление велико. Т. е. в этом режиме транзистор при положительном и отрицательном коллекторном напряжении выполняет роль резистора длинной дорожки, стабилизируя ток. Следовательно, если приложить +Е0 и стабилизировать этот ток, то он протекает по цепи Э···Б···З, образуется режим насыщения, особенность которого в том, что часть неосновных носителей базы попадают в область коллектора, потом инжектируется в нагрузку.
Таким образом, резисторы заменяют транзисторами и получают логику с инжекционным питанием, изображенную на различных вариантах схем рисунка
2.22, а, б, в, г.
90
Рисунок 2.22 – Логика с инжекционным питанием:
а) с ГСТ вместо резисторов; б) с условным изображением ГСТ кружками;
в) в плоскости рисунка базовые электроды второго и четвертого транзисторов повернуты вправо;
г) с целью упрощения ГСТ не приведены, но подразумевается, что они есть.
Широко применяются в калькуляторах, часах, т. е. там, где необходимо малое питание и микромощное потребление. Потому что микрорежимы ГСТ в схеме с ОБ обладают малой чувствительностью к изменению напряжения питания, а тип соединения несложен в конструктивном исполнении. Дают простую связь между каскадами. Применяется в больших СБИС схемах (сверхбольшие интегральные схемы). Как ГСТ, так и транзисторы логики (здесь логика “или”, а для инверсных уровней “и”, по принципу двойственности), выполнены многоколлекторными (см. рисунок 2.23), что и позволяет несложным образом достигать широкого разветвления.
91
Рисунок 2.23 –И2Л
Резистор R включают для того, чтобы сделать характеристику Iэ на рисунке 2.21 более горизонтальной. В этом случае обеспечивается высокая стабильность динамического сопротивления.
2.10 Логика ПТШ (полевые транзисторы Шоттки)
Основные параметры:
–потребляемая мощность 0,5 ÷ 2,5 Вт на корпус;
–напряжение питания +4 В ± 0,2 В Uип1 (Ucc1)
–3,95 В ± 0,12 В Uип2 (Ucc2);
–уровень единицы U1 +0,95…1,5 В (Uон) out high;
–уровень нуля U0 -(0,2…0,1) В (Uol) out low;
–быстродействие 0,16 ÷ 0,3 нс;
–температурный диапазон -10 – +70 °С;
–частотный диапазон свыше 1000 МГЦ;
–входной ток низкого уровня 0,5 мА;
–входной ток высокого уровня 1 мА;
–выходной ток около 30 мА.
GaAs – химическое соединение – арсенид галлия InP – фосфид индия,
Типовая серия :
Схема логики ПТШ приведена на рисунке 2.24.
92