Статические характеристики.

Передаточные и входные характеристики элемента И²Л определяются при его работе в последовательной цепи аналогичных инверторов (рис.1.30,а).

а) б)

Рис. 1.30 Последовательная цепь инверторов И²Л (а) и переходные процессы при ее переключении (б).

Низкий потенциал на входе данной схемы создается при насыщенном состоянии транзистора VT₁¹ предыдущей схемы. При этом U_вх= 0 ~ U⁰ ; транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT0 работает в активном режиме, обеспечивая входной ток I = I_р. Повышение напряжения U_вх начинается, когда запирается транзистор VT предыдущей схемы. Эмиттерный переход транзистора VT1 откроется, когда U_вх достигает порога переключения Vn. Транзистор VT0 при этом оказывается насыщенным. Чтобы получить на выходе низкое значение потенциала U_вых = U⁰, требуется обеспечить выполнение условия насыщения транзистора VT1. Характерной особенностью элементов И²Л является весьма низкое значение помехоустойчивости Un, которое определяется степенью насыщения n-p-n транзистора VT1. Помехоустойчивость для отрицательных помех составляет Un = 20-50 мВ. Величина Un⁺ приблизительно такая же, как в элементах ТТЛ с простым инвертором. Общее число элементов – нагрузок, подключаемых к выходам одного элемента И²Л, равно числу коллекторов N_к транзистора VT1. В современных микросхемах И²Л обычно используются транзисторы с N_к 4-5, так как при увеличении N_к уменьшается В(коэффициент усиления). Ток, потребляемый элементом от источника питания, определяется сопротивлением резистора Ru.

In = Iu = (E-U*)/Ru, где

U* - напряжение на открытом инжекторном переходе.

Резистор Ru располагается вне микросхем, поэтому мощность элемента И²Л составляет Рэл.= U*Iu. Чтобы стабилизировать значение тока Iu при температурных изменениях U*, в микросхемах И²Л вместо одного резистора Ru в цепь питания включают два резистора R и R, общее сопротивление которых (R+ R) = Ru. R располагается на кристалле микросхемы. Температурные изменения сопротивления Rбудут компенсировать изменения U*, т.е. обеспечивается температурная стабилизация тока Iu. Работоспособность схем И²Л обеспечиваются при напряжениях питания EU*, т.е. E=1-1.5 В. Учитывая температурные изменения U* и колебания E, что приводит к разбросу тока инжектора напряжение питания E = (4-6)U* = 3-5 В.

25. Элементы инжекционной интегральной логики. Динамические арактеристики.

Переходные характеристики показаны на рис. 1.30,б. Пусть в исходном состоянии Т¹1 предыдущего элемента насыщен, тогда потенциал на входе элемента Uвх= U⁰ , а на его выходе U = U¹. После запирания температура Т1 начинается увеличение потенциала U_вх вследствие заряда током Iр = Iсуммарной паразитной емкости Cn, подключенной к входу: C₀ = (M + 1)C_к + С_э + С_м, где

М- число объединенных на входе элементов И²Л; С_м- емкость металлических соединений.

За время отпирания t₀ потенциал U_вх достигает порога Un = U* и отпирается транзистор VT1. После отпирания VT1 через его коллектор начинает протекать ток, вытекающий из базы насыщенного транзистора VT1¹¹ элемента нагрузки. В транзисторе VT1¹¹ начинается процесс рассасывания избыточных носителей, длительность которого t~ , где - постоянная времени коэффициента В, которая в схемах И²Л обычно составляет 10-50 нс. По окончании процесса рассасывания транзистор VT1¹¹ запирается и начинается процесс переключения следующего элемента в цепи. Дальнейшее совершенствование элементов И²Л направлено на повышение их быстродействия. Одним из способов повышения быстродействия состоит в уменьшении логического перехода U_л=U¹-U⁰ за счет включения диодов Шотки на выходах или на входе элемента. При включении диодов Шотки на выходах (рис.1.31,а) низкий потенциал увеличивается до значения U⁰ = U = U - U, а логический перепад снижается до U_л = U= 0,3-0,4 В, т.е. приблизительно вдвое. При включении диодов Шотки на входах (рис.1.31,б) аналогичный эффект достигается вследствие снижения на величину U порога переключения Vn и высокого потенциала U.Транзистор Шотки образуется путем включения диода Шотки VD0.

Рис.1.31,а Рис.1.31,б