Cтепаненко - Основы микроэлектроники (989594), страница 73
Текст из файла (страница 73)
9.38, б под Вс следует понимать сопротивление г„„а под В, — сопротивление г, . Оба онн согласно (3.43) обратно пропорциональны соответствующим эмиттерным токам, практически — токам 1, и 1ы Поэтому, если для простоты положить а = 1 и гы = О, то внутреннее сопротивление (9.90) после простых преобразований принимает вид: В к г 1 ь 1ьГ11 Как видны, с ростом отношения 1 /1 сопротивление В, существенно уменьшается.
Этот вывод носит общий характер. Контрольные вонроеы 1. Опишите признаки, по которым могут быть классифицированы электронные усилители. 2. Что такое составной транзистор? Опишите принцип действия и характеристики пары Дарлингтона. 3. Опишите принцип действия и характеристики составной транзисторной структуры на транзисторах разной проводимости. 4. Какие параметры определяют рабочую точку простейшего усилительного каскада на биполярном транзисторе? б. Перечислите дифференциальные параметры усилителя. Как практически измеряются эти параметры? 6. При каком условии при расчете коэффициента усиления простейшего усилительного каскада можно пренебречь сопротивлением генератора и сопротивлением базы транзистора? 7.
Чем определяется выходное сопротивление простейшего усилительного каскада в области низких частот? 8. Чем определяется постоянная времени переходного процесса простейшего усилителя в области высоких частот? 410 Глава 9. Основм аналоговой схоногохнвнн 9. Опишите принцип действия и характеристики простейших усилительных каскадов на МДП-транзисторах. 10. Какими параметрами характеризуется реальный дифференциальный усилитель? Что такое синфазная и дифференциальная составляющие входного сигнала? 11. Чем обусловлен более высокий коэффициент усиления дифференциального усилителя по сравнению с простейшим усилительным каскадом? 12. Опишите принцип действия и характеристики эмиттерного повторителя. От каких параметров зависит коэффициент передачи эмиттерного повторители? 13. Для каких целей используются эмиттерные повторители, как соотносятся их входное и выходное сопротивления? 14.
Опишите особенности переходного процесса в эмиттерном повторителе при скачкообразном увеличении и уменьшении входного сигнала. 1б. Как реализуются схемы сдвига уровней в многокаскадных усилителях? 16. Что такое каскод? Для минимизации какого эффекта используется данная структура? 17. Опишите схемы, принцип действия, режимы и основные характеристики выходных усилительных каскадов. 18. Какими параметрами характеризуются стабилизаторы напряжения? Что такое стабилизаторы параллельного и последовательного типа? 19. Какими параметрами характеризуются стабилизаторы тока? Опишите схемы и принцип действия простейших стабилизаторов.
20. Опишите принцип работы и характеристики «токового зеркала» на биполярных и МДП-транзисторах. Для каких целей используются такие каскады? Интегральные схемы 10.1. Введение В предыдущих главах мы подробно познакомились с физическими, конструктивно-технологическими и схемотехническими основами микроэлектроники. В данной заключительной главе рассмотрим примеры простейших ИС и некоторые проблемы, связанные с их разработкой. Первыми, появившимися в 1960 г., были простейшие цифровые ИС, выполненные на биполярных транзисторах.
В середине 60-х годов началось развитие аналоговых ИС на биполярных транзисторах и цифровых ИС на МДП-транзнсторах. Первая половина 70-х годов ознаменовалась появлением некоторых новых, специфичных для микроэлектроники схемных решений (приборы с зарядовой связью, схемы с инжекционным питанием и др.), резким возрастанием степени интеграции, а также установлением своего рода «динамического равновесия» между основными классами ИС вЂ” биполярными и МДП-транзисторными, полупроводниковыми и гибридными, — которые до этого нередко рассматривались как альтернативные. 80-е и начало 90-х годов характерны главным образом дальнейшим ростом степени интеграции и превращением ИС, по сложности выполняемых функций, в крупные аппаратурные узлы.
Существенное развитие получили аналого-цифровые ИС, совмещающие функции преобразования и обработки цифровых и аналоговых сигналов. Подробное описание современных больших ИС вЂ” их структуры, принципов построения, номенклатуры, назначения и т.п. — в рамках данной книги не только невозможно, но и нецелесообразно. Поэтому ниже дается представление лишь об элементарных «кирпичиках», из которых складываются современные цифровые ИС и которые во многом определяют их качество.
Что касается аналоговых ИС, то их особенности лучше всего характеризуются на примере операционного усилителя. 412 Глава 10. Интегральные схемы 10.2. Логические элементы на биполярных транзисторах Логическими элементами или логическими вентилями называют электронные схемы, выполняющие простейшие логические операции. Прежде чем рассматривать схемные варианты логических элементов, остановимся на функциях, которые они выполняют. Логические функции. Логические функции и логические операции над ними — предмет алгебры логики или булевой алгебры. В основе алгебры логики лежат логические величины, которые будем обозначать А, В, С и т.д.
Логическая величина характеризует два взаимоисключающие понятия: есть и нет, черное и нечерное, включено и выключено и т.п. Если одно из значений логической величины обозначено через А, то второе обозначают через А (не А). Для операций с логическими величинами удобно использовать двоичный код, полагая А = 1, А=О или, наоборот, А = О, А = 1. При этом одна и та же схема может выполнять как логические, так и арифметические операции (в двоичной системе счисления).
Если понятие»не А» обозначить особой буквой, например В, то связь между значениями В н А будет иметь вид: В=А. (10.1) Это — простейшая логическая функция, которую называют отри цанием„инверсией нли функцией НЕ. Схему, обеспечивающую выполнение такой функции, называют инвертором нли схемой НЕ. Ее условное обозначение показано на рис. 10.1, а. Функция инверсии характеризуется кружком на выходной стороне прямоугольника. В=А С=А+В С=А В С=А+В С=А В а) с) в) э) д) Рнс. 10,1 Обозначения логических элементов.
а — НЕ, 6 — ИЛИ, э — И, г — ИЛИ-НЕ, д — И-НЕ Функция отрицания является функцией одного аргумента (одной переменной). Приведем примеры логических функций двух аргументов. Логическое сложение, дизъюнкция или функция ИЛИ: (10.2) С =А+В. 10.2.Л»гяч«скяе эл«меаты ва Вяяоляряых травзвсторах Эта функция определяется следующим образом: С = 1, если А = 1 илн В = 1 нлн и А - 1, н В = 1. Обозначение схемы ИЛИ показано на рнс. 10.1, б. Логическое умножение, конъюнкция или функция И: (10.3) Эта функция определяется следующим образом: С =- 1, только если одновременно н А = 1, и В - 1. Обозначение схемы И показано на рис. 10.1, в. Сочетание функции ИЛИ с инверсией (рнс.
10.1, г) приводит к комбинированной функции ИЛИ-НЕ: С=А. В. (10.4) Аналогично, сочетание функции И с инверсией (рис. 10.1, д) приводит к комбинированной функции И-НЕ: С =АВ. (10.5) Функции ИЛИ-НЕ н И вЂ” НŠ— самые распространенные, так как на нх основе можно реализовать любую другую логическую функцию. Разумеется, количество аргументов, а значит, и количество входов у соответствующих схем может быть равно трем, четырем н более. В схемах, реализующих логические функции, т. е.
в логических злементах, логические нули и единицы обычно представлены разными значениями напряжения: напряжением или уровнем нуля Ус и напряжением или уровнем единицы У'. Если уровень единицы больше уровня нуля, говорят, что схема работает в «положительной логике», в противном случае она работает в «отрицательной логике». Никакой принципиальной разницы между положительной и отрицательной логиками нет. Более того, как будет показано ниже, одна и та же схема может работать и в той, и в другой логике. В дальнейшем будем считать логику положительной, что соответствует ее практической распространенности.
Разность уровней единицы и нуля называют логическим ле реладом: () «гг ()с (10.б) Естественно, что логический перепад должен быть достаточно большим, чтобы «единицы» и «нули» четко отличались друг от друга и чтобы случайные помехи не «превращали» один уровень в другой. 414 Глава 10. Интегральные схемы Интегральные логические элементы (ИЛЭ) составляют основу или, как говорят, элементную базу более сложных ИС и аппаратуры в целом.
При этом параметры ИЛЭ оказывают непосредственное влияние на параметры узлов и субсистем. Иначе говоря, выбор типа ИЛЭ в значительной мере предопределяет качественные показатели аппаратуры. Схемные варианты ИЛЭ принято называть транзисторными логиками и обозначать буквами ТЛ с некоторыми дополнениями, характеризующими специфику того или иного варианта. Однако такая система обозначений выдерживается не строго. Резнсторно-транзисторная логика (РТЛ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
