6300

Элементы логики с инжэкционным питанием

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Элементы логики с инжэкционным питанием. Интегрально-инжекционная логика (И2Л), которую вернее было бы назвать логикой с инжекционным питанием, не может быть реализована на дискретных компонентах. Вариант структуры логики ИгЛ, изготовленной, н...

Русский

2014-12-28

93 KB

11 чел.

Элементы логики с инжэкционным питанием.

Интегрально-инжекционная логика (И2Л), которую вернее было бы назвать логикой с инжекционным питанием, не может  быть реализована на дискретных компонентах. Вариант структуры логики ИгЛ, изготовленной, но изопланарной технологии, изображен на рис.1. Он представляет собой комбинацию многоколлекторного транзистора р-п-р-типа с «боковой» структурой и нескольких многоколлекториых п-р-п-транзисторов. Структура размещается на кристалле из кремния п+-типа, имеющего нулевой потенциал. Низколегированный эиитаксиальный слой п - типа  служит базой многоколлекторного транзистора р-п-р. Этот транзистор является источником тока или инжектором для переключательных  п-р-п-транзисторов.

Переключательные многоколлекторные транзисторы, расположенные по обе стороны инжектора, образуются областью п (эмиттер), р (база) и областями п+  (коллекторы).  Неосновные носители, которые инжектируют из области р в область п, преодолевают небольшое расстояние от эмиттера р до коллектора р (ширину базы р-п-р транзистора), это обеспечивает достаточную величину коэффициента передачи тока инжектора аи. Инжектор создает довольно большой ток эмиттерного  перехода п-р  переключательного транзистора п р-n. Этот ток  и является током питания логического элемента И2 Л. При наличии тока эмиттера переключательный транзистор находится в режиме насыщения, коллекторные переходы р-n открыты, а при  наличии  внешней цепи там возникает коллекторный ток. Изоляцию между соседними логическиими  элементами обеспечивают разделительные области SO2.


   Ток  инжектора  делится  между  многими логическими элементами, число которых  на  кристалле может доходить до нескольких сотен. Ток каждого коллектора многоколлекторного инжектора равняется aaIJN, где N  -    число коллекторов р в структуре И2Л, оно равняется  числу логических элементов (многоколлекторных транзисторов п-р-п). Особенность структуры транзисторов п-р-п состоит в том, что они работают как бы в инверсном режиме: площадь коллекторов п' мала, а концентрация носителей в них самая высокая. Как следствие, значение коэффициента передачи тока базы β этого транзистора составляет всего несколько единиц. Однако насыщенное состояние в нем все же наступает даже в микро режиме,  при токе эмиттера 5...10 мкА. Это позволяет обеспечить   экономичность И2Л    логики.

Сумма падений напряжения на переходах в структуре И2Л состоит из суммы падений напряжений на двух открытых эмиттерных переходах инжектора и ключевого транзистора U= 0,7...0,8 В и остаточного напряжения коллекторного перехода p-ni  U OC] =0,1В. Напряжение питании ЛЭ И2Л может быть 1,5...4В. Общий ток инжектора I устанавливается общим для всего кристалла резистором Ru (он показан на рис. 1 пунктиром). В другом возможном варианте структуры И2Л все логические элементы микросхемы выполняются на кристалле с высокой проводимостью р+-типа, который подключается к +Ua.n. Эта  р+ - область выполняет функцию инжектора для всех переключательных п-р-п - транзисторов на кристалле. В таком варианте р-п-р-транзистор инжектора имеет вертикальную структуру, в остальном он не отличается от изображенного на рис. 1.

Эквивалентная схема, отображающая процессы, происходящие в ЛЭ И'Л, показана па рис. 2, где изображен инжектор, VT1  и два переключательных транзистора VT2, VT3, Входом первого логического элемента является база транзистора VT2. Когда на вход ЛЭ VT2 подан сигнал Х1 =1 (контакт разомкнут, (U= U1), ток инжектора I2 протекает через эмиттерный переход VT2. Транзистор VT2 находится в состояний; насыщения. В результате ток инжектора  замыкается  через коллекторную цепь VT2, а ток


эмиттера транзистора VT3 равняется нулю и он заперт, то есть У= Хг = 1. При X1= 0 логические состояния меняются на противоположные. ЛЭ выполняет операцию инверсии по обоим выходам и является инвертором.

Если соединить выходы нескольких инверторов, например, двух   и подключить к точке соединения  нагрузочный  инвертор VT4 (на схеме отсутствует), то в этой точке будет реализоваться логическая функция ИЛИ-НЕ Y =XX + X2. На выходе нагрузочного инвертора (транзистора VT4) Y = Х1 + Х2-Уровень   напряжения   на   выходе ЛЭ  И2Л  составляет U вых=  0,1В, U 1вых =0,5…0,6В  величина .логического перепада U = 0,5В. Ток инжектора отдельного ЛЭ (в зависимости от  быстродействия) изменяется от 5...10 мкА до I  мА.  При  небольшом числе нагрузок (п = 1...2) значение задержки распространение соответствует ЛЭ среднего быстродействия t3CP <  10  нс. Допустимое напряжение помех          U пом_доп < 0,3 В. Таким образом, элементы   И'Л  пригодны  для создания  БИС  высокой  степей и интеграции (БИC  памяти,   микропроцессоры   и  др.),  так   как небольшие  размеры   позволяют  разместить   несколько тысяч 10 ЛЭ на  1   мм 2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11848. Арифметические сумматоры 59 KB
  Лабораторная работа №2 Арифметические сумматоры Теоретическое введение Арифметические сумматоры являются составной частью так называемых арифметикологических устройств ЛЛУ микропроцессоров МП. Они используются также для формирования физического адреса
11849. Логический элемент с тремя состояниями 68 KB
  Лабораторная работа №3 Логический элемент с тремя состояниями Теоретическое введение. Схема логического элемента с тремя состояниями заимствована из монографии и несколько модифицирована с учетом возможностей программы ЕWB. За основу взят базовый элемент сери...
11850. Мультиплексоры и демультиплексоры и их значение 62.5 KB
  Мультиплексоры и демультиплексоры Теоретическое введение. Назначение мультиплексоров от английского multiplex многократный коммутировать в заданном порядке сигналы поступающие с нескольких входных шин на одну выходную. У мультиплек
11851. Шифраторы (кодеры) и дешифраторы 55.5 KB
  Лабораторная работа №5 Шифраторы и дешифраторы Теоретическое введение Шифраторы кодеры используются чаще всего для преобразования десятичных чисел в двоичный или двоичнодесятичный код например в микрокалькуляторах в которых нажатие десятичной клавиши со
11852. Цифровой компаратор 81.5 KB
  Лабораторная работа №6 Цифровой компаратор Теоретическое введение Цифровые компараторы от английского compare сравнивать выполняют сравнение двух чисел А В одинаковой разрядности заданных в двоичном или двоичнодесятичном коде. В зависимости от схемного исп...
11853. Устройство контроля четности 67 KB
  Лабораторная работа №7 Устройство контроля четности Теоретическая часть Операции контроля четности двоичных чисел позволяет повысить надежность передачи и обработки информации. Ее сущность заключается в суммировании по модулю 2 всех разрядов с целью выяснени
11854. Модуляция и детектирование сигналов оптического диапазона 542.5 KB
  Тема: Модуляция и детектирование сигналов оптического диапазона Текст лекции № 20 по дисциплине: Теория электрической связи Модуляция и детектирование сигналов оптического диапазона Введение Волоконно-оптические линии связи ВОЛС имеют ряд преимущес...
11855. Характеристики модуляции сигналов оптического диапазона 683.5 KB
  Текст лекции № 21 по дисциплине: Теория электрической связи Характеристики модуляции сигналов оптического диапазона Введение Волоконнооптические линии связи ВОЛС имеют ряд преимуществ по сравнению с линиями связи на основе металлических кабелей. К ни
11856. Представление аналогового сигнала в цифровом виде 163.5 KB
  Текст лекции № 22 по дисциплине: Теория электрической связи Представление аналогового сигнала в цифровом виде Введение Цифровая обработка сигналов как направление развития науки и техники зародилась в 1950х годах. За прошедшие 50 лет благодаря успехам микро