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