3.5. Ттлш – транзисторно – транзисторная логика Шотки

ТТЛШ полностью повторяет работу ТТЛ, но вместо обычных транзисторов используют транзисторы Шотки. Переход Шотки – это переход между полупроводником и металлом. И, хотя, это не совсем классический np-переход, он обладает близкими свойствами: открывается-закрывается. Эффект основан на разной концентрации электронов в металле и полупроводнике. Достоинством перехода Шотки является – быстрая скорость переключения, т.к. отсутствует медленный процесс рассасывания неосновных носителей (электроновэлементов в р-слое, дырок в n-слое). Диод Шотки, транзистор Шотки или . В транзисторе Шотки режим насыщения наступает без фактического насыщения транзистора, т.к. открывается диод Шотки. При выключении транзистора диод закрывается, а процесса рассасывания заряда в коллекторе практически нет. В результате быстродействие увеличивается в 3-5 раз. Концентрация в 2-3 раза (за счет меньшего потребления мощности) Хотя чаще показатели выше, чем в ТТЛ всего на 10-20%.

3.6. Эсл – эмиттерно-связанная логика

Схемы логических элементов на биполярных (npn) транзисторах, эмиттеры которых подключены к общему сопротивлению так, что работа одного из транзисторов зависит от состояния другого транзистора. Пусть U₀=3.4В, U₁=4В

Обычно транзистор открывается при подачи входного сигнала (U_БЭ > 0.4В), но это при условии, что эмиттер заземлен. Однако на базу Т2 всегда подаю U_0пор=(U₀+U₁)/2 ≈3.7В, транзистор T2 открыт? и по правой цепи протекает ток. В результате из-за падения напряжения на нижнем сопротивление (U=IR), потенциал эмиттеров высокий (порядка 3 В).

Поэтому при U_ВХ = 3,4В Т1 – закрыт, т.к. потенциал базы не намного больше потенциала эмиттера Т2 – открыт. На выходе 1 – высокое напряжение, на выходе 2 – относительно низкое (меньше чем которое будет в следующей ситуации ).

Если U_ВХ > 4В, Т1 открывается, напряжение на выходе 1 падает, но при этом возрастает ток через нижнее сопротивление. Потенциал эмиттера повышается и приближается к напряжению базы 3.7 В (или на 0.4 меньше). В результате Т2 – закрывается, на выходе 2 устанавливается высокое напряжение U_ИСТ = 5В.

Причем перескок из одного состояния в другое переходит почти мгновенно. Выход 1 – инверсный, выход 2 – без инверсии.

На этой принципиальной схеме основана ЭСЛ.

1. Если на входе 1 поставить 2 параллельных транзистора, будет схема ИЛИ/ИЛИ-НЕ.

2. С целью уменьшения абсолютного значения напряжения используют «отрицательную потенциальную логику». Вместо +5В – 0В, вместо 0В – -5В. В результате U₀ = -1,6В, U₁ = -1В, U_ОПР = -1,3В.

3. При обычной ТЛ ток то протекает, то нет. В схемах ЭСЛ токи протекают всегда через Т1 или Т2. Возникает сложная проблема отвода тепла, что снижает возможную концентрацию элементов в кристалле.

4. Кроме того, в ТЛ на 1 элемент «НЕ» требуется 1 транзистор, а ЭЛС – 2 транзистора.

5. Кроме того, после логической части необходимо много элементов для выравнивания значения U_0, U_1.

Итак: Преимущества – самая быстодейственная в кремневой электронике (в 7-30 раз по сравнению с ТТЛ, в 3-10 раз по сравнению с ТТЛШ).

Недостатки – самая наименьшая концентрация в кристалле, т.к. потребление мощности возрастает почти в 2-8 раз. Низкая помехоустойчивость: ∆U = 0,1. Если U₀ превысит значение на 0,1В, а U₁ станет меньше на 0,1В, схема может дать сбой. Кроме того – самая дорогостоящая (на 1 бит информации в регистрах) в 50 раз по сравнению с ТТЛ, в 1000 раз по сравнению с МОП – транзисторная память.