БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

КАФЕДРА РЭС

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ:

Проектирование сложных логических структур на МДП-транзисторах

МИНСК, 2009

По 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. ............