Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 84
Текст из файла (страница 84)
В схеме ДТЛ можно заметить, что совокупность логических диодов и диодов смеще ения соответствует структуре транзистора — два встречно включенных р- -л-перехода. 39! 7 Логические элементы интегральных схем Транзисторно-транзисторная логика различие шранзкслюрло-и<ро<мнгтсркой логики (ТТУ!) схемы от ДТЛ сводится к двум оостоятельствам (рис. 7.9, б). Во-первых, вмесзо диодов сл<ещення ил<еется один коллек~орный переход многоэмизтерного транзистора )МЭТ). В этом случае при нулевом входном напряжении потенциал на базе транзистора будет не отрицательным, а близким к н»лю.
Транзистор будет а этом случае заперт, ь<о помехоустойчивость схемы снижается. Это окупается отсутствием источника смещения ! — г) и экономией площади пол лиоды и резистор Ль Во-вторых, возможно взаимодеиствие между эмиттерами МЭТ, в отличие от изолированных диодов. В розу.чьтате горизонтального транзисторного эффекта в эм<птере, на которое подало запирал>щес напрвкение Ь', может протекать обратный паразитный ток. Этот <ок обязан своим появлениеь< инжекцией электронов из смежного открытого эмиттера. цтобы избежать горизонтального транзисторного эффекта.
необходимо увеличить расстояние между эмитгерами (з так, чтобы превысить диффузионную ллину носителей в базовом слое. Схема выполняет логическую функции> И вЂ” — Нрл г:= — х, лхз э>х, Одним из недостатков схем ТТЛ является ее малая на< рузочная способность. Причиной этого является насыщение транзис<оров. Для преобразования эффекта насыщения транзнстороа в области базы используется нелинейная обратная связь.
Транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки Введение нелинейной обратной связи состоит в том, что между коллектором и базой транзистора включается диод Шоттки. Это привело к созданию п<рак.и<стерло-е<рплэнсшордсй логлкк с дноданк Шоенлкн !рис. 7!0). Шунтирование диодом Шоттки перехола "коллектор — база" позволяет избежать насыщения, что в сво<о очередь приводит к увсличенин> падения напряжения на переходе "база — эмизтер". Это уменьшает ток потребления в статическом режиме и, соответственно, потребляемую схемой мощность. Рис. 7.10. Шунтирование диодом Шо>тки перехода "база †коллект" ~ранзистора г З.З.
Логические схемы на переключателях тока 'змиттерно саязанная логика логических интегральных схемах, относящихся к эшил<шерко-сея>анной легшее (ЭСЛ), лля реализации логических операций н других преобразований дискретной информации нспользуются транзисторные переключатели тока с объединенными эмитгерами. Часть!!. Микроэлектроиик З9х Рис. 7.ЗЗ. Схема переключателя тока Перекпачагпелем тока называют симмстрическукг схему, в которой заданный зок 1л протекает через определенную часть переключателя в зависимости от потенциала (гк на овном из входов. Потенциал Е иа другом входе имеет постоянную величину.
В отличие от уже рассмотренного клгоча в переключателе тока управление осуществляется не током, а напряжением (рис. 7.!! ). Если 1/к = Е, то открыл ы оба транзистора и ток 1, делится пополам для каждой ветви. Если улгеньшить потенциалы (1м то при неизменном потенциале ток транзистора 7; уменьшится. Транзистор Т, закроется, а через транзистор 7', будет протекать полный ток.
Прн увеличении потенциала базы (1г возрастет потенциал эмнттероа, что приведет к уменьшению тока через транзистор 7;. Транзистор окажется запертым и весь ток будет протекать по транзистору Ти Друггглги словами, перепал потенциала на базе около срелней величины Е обеспечивает переключение тока из олног о транзистора в другой. Особенность переключателя тока состоит в том, что транзисторы всегда работают в непа. сышенном режиме — - активном режиме. Это обеспечивает повышенную скорость пере ключення тю гому, что не тратится время на рассасыаание заряла.
На рис. 7,12, а приведена схема двухвходовой логической ячейки, реализованная на пере ключателях тока. Роль генератора тока выполняет токозадаюший резистор )1,. Эмизтеры всех транзисторов соелинены в одной точке. В схеме предусмотрены лва эмизтерных повторителя, реалнзо ванных на тРанзистоРах Т, и Т, и РезистоРах 1(,к.
Ячейка имеет два выхода. С) Выход 1 инвертирует сигнал и реализует функцию ИЛИ вЂ” НЕ ( Ег = х, у х, ). С) Выход 2 — прямой, ему соответствует логическая функция ИЛИ (гз = хг у хг) Перелаточная характеристика для элемента ЭСЛ представлена на рис. 7.12, б. Логический перепад достаточно высок, что позволяет слелать схемы ЭСЛ помехоусз стой сти чивыми. Эмиттерпые повторители на обоих выходах ускоряют процесс зарялки емко нагрузки. Они же ослаблякгт зависимость уровня напряжения от числа нагрузок Лальнейшес усовершенствование логических элементов иа переключателях тока ггр квело а кхаг) к разработке схем эмггггггггергго-саязаггггогг патаки с элшгптериыми пскгпаригпшгями иа (ЭЭСЛ).
'Т, Логические элементы интегральных схем 393 а) Рис. 7Л2. Схема реализована на переключателя тока, к входному транзистору Т.„параллельно подключен входной транзистор Ткка б) а — схема, б — передаточная характеристика 7.4. Логические элементы, реализованные на МДП-транзисторах т.4.1. Схемы на транзисторах с каналами одного типа проводимости )( первой группе относятся также логические злеченклы с использоаанпел~ ЩПнлронзнсшорое.
В настоящее время применяются МДП-транзисторы с окисным диэлектриком ь1Оз. В основе МОП-транзисторной логики (НСТЛМ) лежат МОП-транзисторные ключи — инвсрторы. ассмотрнм логические элементы одного типа проводимости, например, с инлуцированНым каналом п-типа. В схемах последовательно с источником питания включают нагрузочный транзистор Т„, используемый как кяазнлинейный резистор, для выполнения логических операций применяется транзисторная матрица Т„7;, Т, ...
7„, при последовательном соединении реализующая логическую функцию И вЂ” НЕ (рис. 7.13, ай сли потенциал на вхоле хотЯ бы опного из тРанзистоРов Тн Тз, 7; меньше поРогового напряжения ()„„ то транзистор остается закрытым. Ток не будут проволить н остальные транзисторы. И только прн одновременном отпирании транзисторов происхолит переход из закрытого состояния в открытое. Часть )). гу)икроэлектроник а) Рис. тд3. Трвхвхолавой логический элемент, реализованный на МЛП-транэистарак с индуцирсванным каналам: а — реализация функции И вЂ” НЕ; б — реализация функции ИЛИ вЂ” НЕ При параллельном включении МОП-транзисторов, если транзисторы Ть Уз, Т, не проводят, на выходе устанавливается высокий потенциал. Когда входной потенциал на затворе хотя бы одного из указанных транзисторов превышает пороговое напряжение П>ггег, то этот транзистор отпирается и выходной потенциал понижается.
В этом случае реализуется логическая операция ИЛИ вЂ” НЕ 1рис. 7.13, б). Быстродействие МОП-логики ограничивается скоростью перезарядки выходной емкости, зависящей от числа нагрузочных элементов лом>ки. По аналогичной схеме строятся логические элементы на транзисторах со встроенным каналом. Заметим, что каждый из тРанзистоРов Ть Т,, Т', вместе с нагРУзочным тРанзистором Т„образуют ннвертор. Его передаточная характеристика идентична раисе рассмотренным консгрукциям инвсрторов.
Реализация логических функциг> с помощью МдП-транзисторов сводится к гопологическому управленик> межэлектродными проводимостями транзисторов. Ток стока пропер ционален межэлектродной проводимости, которая в свою очередь определяется геомет рией прибора. Когда МдП-транзистор проводит ток, его межэлекгродное сопротивление вк>естс с сопротивлением нагрузочного резистора образук>т делитель напряжения, кото Рый опрелсляет величину выходного напряжения. Когда >ке транзисгор заперт, выходце" напряжение незначительно отличается от напряжения питания.
Комбинируя последовательное и параллельное соелиненис МДП-транзисторов можн жно задать выполнение лк>бых функций. На рис. 7.14 представлена схема, реализуюц>ая функцию Г = х, л хт м х, . Часть, относящаяся к функции ИЛИ (х их ), представлена лвучя параллельныь>н "' ями 2 3 еНЕ а часть И 1х, л х,) — двумя последовательно включенными транзисторами. Отрицание жны ооусловлено инверсией входного напряжения на выходе. Обе параллельные цепи долж ания иметь одинаковые по величине полные сопротивления, что необходимо лля поддержан 395 Т Логические элементы интегральных схем требуемого соотношения проводимостей логических транзисторов и нагрузочного резистора.
))ля сохранения площади маски минимальной, необходимо в большей степени использовать параллельные цепи и меньше последовательные соединения. Схемы на МОП- транзисторах имеют в интегральном исполнении простую конфигурацию, прежде всего, из-за высокого импеданса транзисторов и малого тока через их затвор. Рис. 7.14. Трехвходовей логический элемент, выполняющий Функцию р ! э э а — схема; б — топология а) б) т 4.2. Схемы на комплементарных транзисторах Ростейшей схемой, реализованной на комплеменжэрных транзисторах, является кожцтеМЕННтРНЫй ЛгРаНЗЛСтОРНЫй КЛЮЧ (РИС. 7,)бй ЕСЛИ (/„,= О, тО ~/нп = О, а Ь',Ю =-и. И '1-канатьный транзистор Т, закрыт, в р-канальный 7' открыт. ток через транзисторы будет незначительный, т.
к. сопротивление закрыто1 о транзистора велико. Если вхолное напряжение Ь'„, > О, то Л„н = Е„Ь'„,, = О. В этом случае и-канальный транзистор Т, открыт, а р-канальный транзистор т, закрыт. Прн этом ток в обшей цепи будет по-прежнему мал, поточу что уже закрыт р-канальный транзистор. Часть )). йг)икроэлекгроннка 398 а) б) Рис. 7.15. Комппементарный транзисторный ключ (а) н его перекпючатепьная характеристика (б) Важтгейтптей особенностью комплемснтарных ключей является тот факт, гго оци практически не потребляют мощность в обоих состояниях, Наиоолее перспективными микросхемами логики являются интегральные элементы на КМОП-транзисторах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
