Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [ 55 ] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

паразитной емкости и соответствующим снижением быстродеп-ствия.

Из условий работоспособности (2.172) и (2.173) следует, в частности, что зависимость нагрузочной способности элементов ПТТЛ (п) по обоим выходам от коэффициентов усиления транзисторов р является квадратичной. Это обусловлено тем, что п тем больше, чем больше коэффициент усиления по току эмиттерного повторителя и чем меньше величина входного тока нагрузочного транзистора, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна 3. Обычно п < 10.

Коэффициент объединения по входу т ограничен ростом суммарной паразитной емкости (на выходе транзисторов 7], Г,„), а также увеличением габаритов элемента за счет увеличения числа входных транзисторов. Обычно m 5.

Быстродействие элементов, по упомянутым в пункте переходные процессы причинам, весьма велико; обычно /зср элементов ПТТЛ не превышает единиц наносекунд.

Помехоустойчивость элементов ПТТЛ невелика, так как для переключения схемы ПТТЛ требуется весьма небольшой положительный или отрицательный перепад напряжения; обычно Un порядка 0,2-=-0,3 В. Для увеличения помехоустойчивости необходимо увеличить амплитуду входных перепадов; при этом для предотвращения насыщения входных транзисторов вводят дополнительный сдвиг выходных уровней напряжения эмиттерных повторителей относительно коллекторных. Это достигается при помощи дополнительных смещающих диодов, включаемых в цепи эмиттеров выходных эмиттерных повторителей.

Потребляемая мощность относительно велика (для достижения быстрого перезаряда паразитных емкостей используются резисторы в схеме с малым сопротивлением). Обычно Рср - порядка десятков милливатт.

2.6.7. МИКРОМОЩНЫЕ ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

В связи с разработкой больших интегральных схем (БИС) и все более широким внедрением бортовых вычислительных и управляющих систем значительное внимание уделяется созданию микромощных (или микроваттных) ЦИС, т. е. схем, потребляющих в расчете на одну основную ЦИС мощность Рср < 300 мкВт (обычные ЦИС потребляют единицы или десятки милливатт; ЦИС большой мощности потребляют более 30 мВт).

Уменьшение потребляемой мощности достигается в основном За счет увеличения сопротивлений резисторов (т. е. уменьшения Токов) в рассмотренных выше логических схемах. Наряду с этим разрабатываются и специальные микромощные логические схемы, в частности схемы на транзисторах дополняющей проводимости (типа п-р-п и типа р-п-р), потребляющие мощность только в процессе переключения.



Основные количестЕенные соотношения, записанные для рассмотренных выше ЦИС, сохраняют силу и для микромощных вариантов. Следует, однако, отметить и некоторые особенности переходных процессов и статических режимов микромощных схем. Так, например, с ростом сопротивлений резисторов уменьшаются скорости заряда паразитных емкостей (барьерных, монтажа и т. д.) и возрастает время задержки включения. Поэтому важно, чтобы у применяемых транзисторов были невелики барьерные емкости; до-цустимая величина паразитных емкостей ограничивает значения коэффициентов разветвления по выходу и объединения по входу (кстати, от их величин зависит и средняя мощность, потребляемая схемой, так как ими определяется минимально допустимая величина напряжения источника питания).

В микромощном режиме распространение получили только насыщенные цифровые интегральные схемы. Эти схемы позволяют получить малые уровни входного напряжения (в открытом состоянии) и обладают достаточно высокой помехоустойчивостью; в то же время длительность рассасывания в микромощных схемах мала по сравнению с общим временем задержки.

Выпускаемые промышленностью микромощные схемы типа РСТ-Л, ДТЛ, ТТЛ потребляют мощность порядка Рср = lOO-f-300 мкВт. Средняя задержка в этих схемах 4ср = 200-400 не, нагрузочная способность п8.

2.7. КЛЮЧЕВЫЕ СХЕМЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

2.7.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Типы полевых транзисторов

Полевой транзистор - униполярный полупроводниковый прибор; ток в нем обусловлен только свободными основными носителями в проводящем канале между двумя электродами (омическими контактами) - истоком и стоком Проводимость канала модулируется поперечным (перпендикулярным направлению тока) электрическим полем, создаваемым при помощи управляющего электрода - затвора. Различают два класса полевых транзисторов: с управляющим р-п-переходом и с изолированным затвором; последние, в свою очередь, делятся на МДП транзисторы (транзисторы со структурой металл-диэлектрик -полупроводник) с встроенным проводящим каналом и МДП транзисторы с индуцированным каналом.

Проводящие каналы в полевых транзисторах могут быть либо п-типа (в которых носителями заряда являются электроны), либо р-типа (в которых носители заряда- дырки). При этом возможны два режима работы полевых транзисторов - режим обеднения и режим обогащения канала носителями заряда. В режиме обеднения рост абсолютной величины напряжения на затворе из при-



транзистора, в ре-

водит к уменьшению величины тока стока \ic жиме обогащения рост ыз приводит к росту

По самой структуре полевой транзистор с управляющим р-п-переходом может нормально работать лишь в режиме обеднения, МДП транзистор с индуцированным каналом - лишь в режиме li. обогащения, МДП транзистор с встроенным каналом - и в ре-% жиме обогащения, и в режиме обеднения. В настоящее время по • технологическим и конструктивным соображениям в схемах на дискретных компонентах и в плекочно-гибридных микросхемах в качестве активных элементов используются преимущественно полевые транзисторы с управляющим р-и-переходом и МДП транзисторы с встроенным каналом, а в ИС - МДП транзисторы с инду-; цированным каналом. При этом у большинства транзисторов с управляемым р-п-переходом - канал р-типа, у большинства МДП транзисторов с встроенным каналом - канал п-типа, а у МДП транзисторов с индуцированным каналом--канал р-типа.

Статические характеристики

На рис. 2.55 приведены структура, условное изображение и типовые статические характеристики полевого транзистора с управ-; ляемым р-п-переходом с каналом р-типа (аналогичные характери-

О) Стон

Исток

Затвор

Kpi/men едпааль

Рис. 2.55


стики имеет транзистор с каналом и-типа, но здесь С/пор <0).

На рис. 2.56 и 2.57 приведены структуры, условные изображения И типовые статические характеристики соответственно для МДП транзисторов с встроенным каналом «-типа и индуцированным каналом р-типа (у МДП транзистора с встроенным каналом Р-типа С/пор > 0; у МДП транзистора с индуцированным каналом «-типа С/пор > 0). Для различных типов полевых транзисторов пороговый уровень отпирания транзистора С/пор составляет вели-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [ 55 ] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0011