Параметры логических элементов

Базовые ячейки интегральных схем

Катушки индуктивности

Катушки индуктивности в полупроводниковых интегральных схемах сделать не возможно, поэтому проектируется интегральная схема, в которой не требуется индуктивность. Если же это необходимо, то нужно сделать эквивалентные индуктивности, стоящие из транзистора, резистора и конденсатора..

В ЭВМ, устройствах цифровой автоматики в импульсных устройствах широко применяются логические интегральные схемы.

Наиболее распространение получили логические элементы, работающие с двоичным кодированием (0,1). Логические элементы делятся на потенциальные и импульсные. Также существуют импульсно-потенциальные.

В современных интегральных микросхемах используется позитивная (положительная) логика, когда логическая единица соответствует высокий потенциальный уровень, а логическому нулю – низкий потенциальный уровень. Если же логической единице соответствует низкий потенциальный уровень, то говорят о негативной (отрицательной) логике.

Разность высокого и низкого потенциального уровней называется размахом логического сигнала.

В импульсных логических элементах логическая единица соответствует наличию импульса, а логический нуль его отсутствию.

Логические интегральные схемы делятся на три группы:

1. Логические схемы с передачей выходного тока или выходного напряжения. В эту группу входят НСТЛМ (транзисторная логика с непосредственной связью на МДП структурах), НСТЛ (транзисторная логика с непосредственной связью), ДСДТЛ (диодно-транзисторная логика с дополнительной симметрией, МДТЛ – модифицированная диодно-транзисторная логика), ППТЛ – транзисторная логика с переходным порогом.

2. Логические элементы с логической связью и токовым переключением. К ним относятся ЭСЛ (эмиттерно-связная логика), ЭЭСЛ (эмиттерным повторителем на входе), ДСЭЛ – эмиттерно-связная логика с дополнительной симметрией.

1. Функциональные:

а) Коэффициент разветвления по выходу К_разв или нагрузочная способность, характеризующая максимально допустимое число единичных нагрузок, которые можно подключить к выходу микросхемы. Единичная нагрузка – это вход аналогичного элемента.

б) Коэффициент объединения на входе К_об, характеризующий максимально допустимое число входом, по которым реализуется логическая функция.

в) Коэффициент объединения по выходу К_об.вых., характеризует максимально допустимое число выходов, по которым реализуется логическая функция ИЛИ.

г) Помехоустойчивость U_пом – характеризуется максимально допустимым напряжением, статические помехи на входе интегральной схемы, при котором еще не происходит изменение уровней выходного потенциала.

д) Потребляемая мощность P_пот – это мощность, потребляемая микросхемой от источника питания в заданном режиме.

2. Изменяемые параметры:

1) Статические параметры:

а) входные и выходные токи логического нуля или логической единицы.

б) выходное напряжение логического нуля или логической единицы

в) пороговое напряжение логического нули или логической единицы

г) токи потребления интегральной микросхемы для двух состояний

2) Динамические параметры:

а) время перехода из логическое единицы в логический нуль -

б) время перехода из логического нуля в логическую единицу -

в) время задержки включения

г) время задержки выключения

д) время задержки распределения сигнала при включении

е) время задержки распределения сигнала при выключении

ж) среднее время задержки распределения сигнала t_здр

3) Режимные параметры:

а) допустимые напряжения питания

б) допустимые значения логических уровней

в) допустимые входные и выходные токи в состояниях логического нуля и логической единицы

г) технико-экономические показатели:

- стоимость интегральной микросхемы

- процент выхода годных при изготовлении (V,%)

- степень интеграции (g)

- площадь интегральной схемы (S)

- функциональная сложность (F)

- надежность (Р)

ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика. Основной узел многоэмиттерный входной транзистор, который изготавливается по обычной технологии интегральной микросхемы. Если на любой из выходов подан логический нуль через R1 к эмиттеру потечет ток, в результате Т2 закроется и на выходе будет логическая единица. Если на все выходы будет подан высокий потенциал потечет ток через переход база-коллектор транзистора Т1. В результате чего открывается Т2 и на выходе будет логический нуль. Т.О., эта схема выполняет функцию И – не при положительной логике. Транзистор Т1 должен иметь малое усиление в инверсном варианте включении для того, чтобы ток, протекающий от входов, когда они находятся под высоким потенциалом, был мал! Такие логические элементы называются насыщенными, так как транзистор в проводящем состоянии находится в области насыщения. Это приводит к накоплению носителей в базовых транзисторах, следовательно к снижению быстродействия. Указанный недостаток можно преодолеть за счет легирования этих приборов золотом, однако такой процесс является очень дорогостоящим и может привести к снижению выхода годных изделий при производстве.

Другой способ избежать назначения транзисторов заключается в подключении параллельных переходу база-коллектор диоды с низким падением напряжения (диод Шотки) между резистором R2 и транзистором Т1.

Дата добавления: 2014-01-06