Проектирование сложных логических структур на МДП-транзисторах
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИКАФЕДРА РЭСРЕФЕРАТНА ТЕМУ:Проектирование сложных логических структур на МДП-транзисторахМИНСК, 2009По схемотехнической реализации ЛЭ двухступенчатой логики, выполняемые на биполярных транзисторах подразделяется на:Диодно-транзисторные (DTL-2); Транзисторно-транзисторные (TTL); Транзисторно-транзисторные с диодами Шотки (TTL-S); Транзистор-транзисторно-транзисторные (T-TTL). Диодно-транзисторные ИМС (DТЛ-2)На рис. 1 приведена схема функционального элемента диодно-транзисторной логики, реализующая двухступенчатую функцию И-ИЛИ-НЕ. Реализация логической операции И и ИЛИ в микросхемах DТЛ-2 осуществляется на диодах, а операция НЕ выполняется на транзисторном усилителе-инверторе. Для увеличения логических возможностей по входам И и ИЛИ применяются специальные расширители функций И и ИЛИ.На смену диодно-транзисторным пришли более совершенные ИМС транзисторно-транзисторной логики.Транзисторно-транзисторные ИМС (TTL)В базовом TTL-элементе логические операции осуществляются транзисторами, чем определяется название типа логики: транзисторно-транзисторная.Разработка технологии изготовления многоэмиттерного транзистора (МЭТ), который легко реализуется методами интегральной технологии, послужила определяющим фактором в создании ряда серий ИМС транзисторно-транзисторной логики. Многоэмиттерный транзистор представляет собой интегральный элемент, объединяющий преимущества диодных логических схем и транзисторного усилителя. Его база через резистор соединена с положительным зажимом источника питания, эмиттеры являются входами элемента, а в цепь коллектора включен эмиттерно-базовый переход следующего транзистора. Потенциал базы МЭТ выше потенциала коллектора, поэтому коллекторный переход МЭТ открыт. Режим эмиттерного перехода зависит от ситуации на входах элемента. Если хотя бы на одном входе присутствует низкий потенциал лог. 0 (например X1=0), то потенциал эмиттера меньше потенциала базы Uб — эмиттерный переход открыт. Таким образом, оба перехода открыты, и он насыщен. При этом практически весь ток базы проходит в цепь эмиттера, а напряжение Uк (МЭТ) на коллекторе составляет доли вольта.Если же на всех входах элемента высокий потенциал (X1=X2=1), то Uэ>Uб; эмиттерный переход закрыт и ток базы (МЭТ) переключается в цепь коллектора (напряжение на котором составляет около 2 В).Повторяя структуру диодно-транзисторных ИМС, транзисторно-транзисторные ИМС (рис. 2) позволили значительно увеличить быстродействие (до 20 МГц), повысить уровень помехоустойчивости (Uп=0,7 В), снизить потребляемую мощность.Выходные усилители TTL-микросхем с симметричным транзисторным выходом обеспечивают высокую нагрузочную способность базовой схемы (n=10) при значительных емкостях нагрузки (Сн=100 пФ). При проектировании аппаратуры на TTL-микросхемах необходимо учитывать, что их выходные каскады в динамическом режиме потребляют мощность в 2…3 раза больше, чем в статическом режиме. Это объясняется появлением значительных импульсных токов на фронтах сигналов.Одним из наиболее важных достижений в технологии изготовления TTL-ИМС явилось применение диодов Шотки, включение которых между базой и коллектором транзисторов позволило резко повысить быстродействие за счет устранения режима насыщения транзисторов. Обычно структуру диода Шотки со связанными с ним коллектором и базой транзистора называют транзистором Шотки. Она практически полностью повторяет конфигурацию TTL-вентиля, но имеет в 2…3 раза большее быстродействие.Дальнейшее совершенствование схемотехники TTL с диодами Шотки привело к созданию модификации диодно-транзисторных маломощных ИМС с транзисторами Шотки и логическими диодами Шотки на входе. Схема такого элемента И-НЕ, получила название маломощного TTL-элемента с транзисторами Шотки. Ее особенность состоит в том, что за счет применения быстродействующих диодов Шотки с малым падением напряжения на переходе в открытом состоянии входные многоэмиттерные транзисторы традиционных TTL-ИМС заменены диодными вентильными сборками, что позволило уменьшить площадь вентиля на кристалле при сохранении высокого быстродействия. Потребляемая мощность таких вентилей в 5…10 раз меньше. Этот фактор обеспечил широкое применение маломощных TTL-элементов с диодами Шотки.Совершенствование технологических приемов, размеров транзисторов и методов проектирования позволили достигнуть для TTLШ-ИМС задержку 1-2 нс на вентиль, что соответствует уровню ECL-ИМС при меньшей в 2…3 раза потребляемой мощности на вентиль.Транзистор-транзисторно-транзисторные ИМС (T-TTL)Микросхемы транзистор-транзисторно-транзисторной логики относятся к разряду логических микросхем, выполненных на основе модернизации типовых TTL-ИМС. На рис. 4 приведена базовая схема элемента T-TTL, реализующая двухступенчатую логическую функцию с запретом НЕ, И-ИЛИ. Логическая операция И с запретом выполняется на транзисторах, управляемых по базе и эмиттеру, а функция ИЛИ реализуется на МЭТ. В схемах с большим числом входов ИЛИ увеличивается число эмиттеров у МЭТ, но число МЭТ не изменяется. Это создает определенные технологические преимущества T-TTL-элементов перед сложными TTL-элементами, у которых чи...
Другие файлы:
Базовые ячейки функциональных узлов радиоэлектронных устройств на полевых транзисторах
Приводятся принципы работы и методы анализа простейших функциональных узлов на полевых транзисторах. Рассмотрены методы расчета малосигнальных харак...
Изучение характеристик ключевых схем на дополняющих МОП-транзисторах (КМОП)
Характеристики ключевых схем на дополняющих МОП-транзисторах (КМОП), базовых схем логических элементов на основе программы MC8DEMO. Содержание процесс...
Проектирование мультивибратора на трёх логических элементах серии КМОП
Особенности построения генераторов на основе цифровых интегральных схем. Использование усилительных свойств логических инверторов для обеспечения усто...
Любительские переносные приемники на транзисторах
В брошюре описаны четыре самодельных переносных приемника на транзисторах, их конструкции и методика налаживания. Брошюра рассчитана на радиолюбителя,...
Радиолюбителю о транзисторах
Всего несколько лет назад, когда транзисторы только начали применяться в любительских схемах, даже самый простейший приемник, собранный на двух-трех т...
