October 19 2017 17:23:20
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Серии ЛЭ и основные параметры
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Основные свойства цифровых интегральных микросхем (быстродействие, степень интеграции, потребляемая мощность) зависят от параметров ЛЭ, которые определяются их структурой, схемой и технологией изготовления. В схеме логического элемента условно выделяют усилитель-инвертор и входную или выходную логику (рис.2.13,а).

Логика, например, входная может быть смоделирована с помощью идеальных диодов. Для схемы «И» (рис.2.13,б) высокое напряжение на выходе будет в интервале времени, когда закрыты все диоды (на всех входах присутствует единичный уровень). На выходе схемы «ИЛИ» (рис.2.13,в) высокое напряжение появится, если открыт хотя бы один диод, т.е. на его входе присутствует высокое напряжение.


Рис. 2.13. Структура ЛЭ (а) и входная логика И (б), ИЛИ (в)

При моделировании логической схемы идеальными диодами характеристики ЛЭ по одиночному входу совпадают с аналогичными зависимостями инвертора, в качестве которого используют один из видов транзисторных усилительных каскадов.

Цифровые интегральные схемы выпускают сериями, изготовленными в едином конструктивно - технологическом исполнении. Микросхемы одной серии полностью совместимы по электрическим параметрам. Разновидности ЛЭ одной серии имеют сходные схемные решения и близкие параметры.

Развитие схемотехники и технологии сопровождается постоянной модифицикацией ЛЭ и созданием новых серий, обладающих широким спектром значений различных параметров. Для каждой конструктивно – технологической разновидности ЛЭ (биполярные ТТЛ, ЭСЛ, И2Л, ШТЛ, полевые nМОП, КМОП, МЕП) можно привести типовое схемное решение.

Среди биполярных микросхем долгое время преимущественное распространение имели элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), отличительным признаком которой является использование многоэмиттерного транзистора (МЭТ) на входе (рис.2.14,а).

img047

Рис. 2.14. Логические элементы ТТЛ (а), ТТЛШ (б), ШТЛ (в), КТТЛ (г)

Типовые вентили ТТЛ с МЭТ и двухкаскадным инвертором, обеспечивающим высокую нагрузочную способность (коэффициент разветвления по выходу Краз > 10) применяют в периферийных блоках ИМС для подключения к внешним линиям связи. При номинальном напряжении электропитания V =(+5±0,5) В значения выходного напряжения принимаются стандартными (низкого U0 @ 0…0,4 В и высокого U1 @ 2,4…4,2 В уровней).

С помощью управляющего транзистора TZ схема реализует z состояние элемента. При подаче на вход ОЕ высокого напряжения U1 потенциал коллектора TZ  и базы Т3 близок к нулю, что приводит к запиранию выходного транзистора; транзистор Т4  также закрыт за счет напряжение логического нуля на входе МЭТ, подключенном к TZ и схема оказывается отключенной от шин электропитания.

Во внутренних блоках БИС используют ЛЭ на транзисторах Шоттки (ТТЛШ) с простым инвертором (рис.2.14,б) для повышения быстродействия. Передаточная функция ЛЭ совпадает с проходной характеристикой каскада по схеме ОЭ в режиме большого сигнала. При пониженном напряжении питания V = 2…3 В элемент обеспечивает задержку tзд @ (1..2) нс и мощность Р @ (5…20) мВт/вентиль, но имеет по сравнению с типовой ТТЛ схемой низкую помехоустойчивость и малую нагрузочную способность.

Основными недостатками ТТЛ, ограничивающими их применение в БИС, являются сложность технологии, большое число компонентов (в том числе резисторов) и сравнительно большая потребляемая мощность. Снижение работы переключения достигают заменой МЭТ сборкой из диодов Шоттки Д1, Д2 (рис.2.14,в).

Развитие технологии и получение приемлемых параметров p-n-p транзисторов привело к созданию экономичных комплементарных ТТЛ (КТ2Л) элементов (рис.2.14,г), имеющих большую нагрузочную способность.

Наиболее быстродействующие биполярные элементы строят на основе переключателя тока (балансного каскада) на транзисторах, работающих в активном режиме, которые в сочетании с малым логическим перепадом обеспечивают быстрое переключение элемента. Приведенную структуру (рис.2.15,а) называют эмиттерно–связанной логикой (ЭСЛ) или транзисторной логикой на переключателях тока (ТЛПТ). Особенностью элементов ЭСЛ является отрицательное напряжения питания, использование которого ослабляет влияние нестабильности этого напряжения.

Исключение режима насыщения транзисторов обеспечивает высокое быстродействие элемента, которое напрямую связано с его потреблением. Вследствие малого логического перепада (рис.2.15,б) элементы ЭСЛ имеют низкую помехоустойчивость. Уровни выход-ных сигналов имеют отрицательные значения и несовместимы с другими типами ЛЭ.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.03 секунд 2,256,130 уникальных посетителей