31. Логические элементы и2л.

В основе И2Л схем лежат два принципа:1) совмещение элек­трически связанных однородных областей полупроводника в кристалле ИС, что приводит к увеличению степени интегра­ции; 2) отказ от традиционного способа питания цепи базы и коллектора ключевых транзисторов через резисторы. На рисунке показана инжекционная структура с дополни­тельным р — n-переходом. Если база (область р2) переклю­чающего вертикального транзистора n2 — р2 — n1 -типа рас­положена вблизи прямосмещенного перехода р1—n1, то часть инжектированных данным переходом дырок попадает в об­ласть базы р2. В результате нарушения электронейтральности базы этого транзистора через переход база — эмиттер начи­нает протекать ток, смещающий этот переход в прямом на­правлении. Область р1, введенную для инжекции избыточных носителей, называют инжектором Е. Питание инжектора осуществляется от внешнего генератора тока или от источ­ника напряжения через резистор (один внешний резистор). Данную инжекционную структуру можно представить в виде схемы, содержащей два транзистора: токозадающий го­ризонтальный р1—n1—р2-типа (включен по схеме с общей базой) и пе­реключающий верти-кальный n2 — p2—n1-типа. Упрощенная эквивалент­ная схема состоит из транзи­стора n — p — n-типа и генератора тока I в цепи его базы.

О бычно транзистор n — p — n-типа выполняется с несколь­кими коллекторами (область n3).Когда транзисторы VT1 и VT2 закрыты, транзистор VT3 от­крыт током инжектора I (сплошная линия прохождения тока) и напряжение в узле 2 ЛЭ И2Л что соответствует уровню логической 1 в ПЛ. Если транзи­стор VT2 откроется, то ток инжектора VT3 переключится в цепь коллектора VT2 (пунктирная линия) и тран­зистор VT3 закроется. В узле 2 будет напряжение насыщения коллектора VT2:

Площадь, приходящаяся на один ЛЭ в схемах в И2Л, приблизительно в 10 раз меньше, чем в схемах ТТЛ. Применение диодов Шотки в схемах И2Л позволяет без увеличения потребляемой мощности получить еще более высокое быстродействие.

31. Реализация логических функций на лэ и2л.

Основой принцип инжекционной схемотехники: объединение выходов инжекционных ин векторов реализует логическую функцию монтажное И.

Достоинства: Минимальная площадь (для эпитаксиально-планарной технологии). Минимальная мощность (для биполярных схем) (уменьшение рабочего тока) Минимальная pt (среди всех схем)

Недостатки: Большая задержка (5-100 нс.) Необходимость подтягивать параметры (n+) Возрастает площадь - чем больше сложность, тем ниже надежность. ИЛИ-НЕ

31. Лэ на полевых транзисторах.

31. 35. ЛЭ «И-НЕ» на полевых транзисторах. ЛЭ «ИЛИ-НЕ» на полевых транзисторах.

36. Лэ на кмоп и кмдп.

КМОП (К-МОП; комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; КМДП^[1]; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) — технология построения электронных схем. В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний). Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; как следствие, КМОП-схемы обладают более высоким быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки.

Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе, процессоров, используют схемотехнику КМОП.

Логические уровни у схемы равны соответственно: нижний – нулю, верхний - Uи.п. Полезный сигнал на выходе равен напряжению питания (никакая другая схемотехника не обеспечивает этих возможностей). Работоспособность схемы не зависит от напряжения питания, начиная со значений Uи.п> 2Uотп, т.е. схема может работать при весьма больших разбросах по питанию, если начальный его уровень выбран с соответствующим запасом.