говое входное напряжение увеличивается до Unop =1,5 В при 25 °С, и, главное, оно зафиксировано. У ранних вариантов ТТЛ существует зона разброса Unop от 0,8 до 2,0 В. В результате отношение высокого и низкого уровней для микросхем FAST улучшено, что обеспечивает их большую помехоустойчивость. При температуре -55 °С пороговое напряжение Unop = 0,8 В, а при 125°С -Unop = 2 В. Элемент FAST потребляет мощность 4 мВт, при внешней нагрузке его время задержки распространения 1зд,р,ср = 3 не.

Внутри микросхемы FAST, т. е. на кристалле, где очень малы монтажные емкости, межэлемеитные процессы проходят с задержкой распространения 1ад,р,ср = li75 НС на логическую операцию. Столь большая

ВариантТ

Вариант Ш

<

VSt/

R3 15к

R5 15

nsz-

Rd Зк

ВхпЗной kuckuS ВшхоВпой каскад

Рис. 1.10. Воз.можные варианты входных цепей перспективных ТТЛШ

достижимая скорость работы есть результат применения новых интегральных транзисторов со структурой, условно называемой Изопла-нар-П . Поперечное сечение этой структуры показано на рис. 1.11, г. Этот рисунок выполнен в соответствующем масштабе по отношению к изображениям обычного (устаревшего) планарного транзистора (рис. 1.11, а), усовершенствованного планарного (без эмиттерного фотошаблона), а также первого изопланарного (рис. 1.11,6, б).

Изопланарные структуры отличаются, во-первых, оксидной (а не р-п переходами) изоляцией между соседними транзисторами, во-вторых, оболочковыми областями р-п переходов собственно транзистора. Первое обстоятельство позволяет практически исключить взаимные утечки токов через кварцевое стекло SiOs между коллекторами и сильно уменьшить паразитные емкости коллекторов на подложку, второе помогает уменьшить емкость перехода коллектор - база интегрального транзистора на 60 %

Граничная частота транзисторов Изопланар-И достигает 5 ГГц. У транзисторов обычной планарной конструкции она не превышала 1,6 ГГц. В изопланарном транзисторе эмнттер плотно огражден стенками высококачественного изолятора ЗЮг. На всех структурах область диода Шотки обозначена ДШ.

Среди трех перспективных серий ТТЛШ логический элемент FAST считается как бы компромиссным, поскольку два других выполнены в милливаттном (ALS) и сверхскоростном (AS) вариантах. Элемент ALS потребляет мощность Рпот=1,2 мВт и переключается с задержкой 1зд,р,ср=4 НС, Такая структура перспективна для скоростных БИС, где успех во многом определяется эффективным отводом тепла от 1000 и

Изоляция

изоляция изоляция SIо? SLO, SLOp

Рис. 1.11. Сравнение топологии и поперечного Сечения интегральных транзисторов:

а -обычный планарный; 6 - усовершенствованный планарный; в - изопланар-ный; г - Изопланар-11

более логических элементов, расположенных на кристалле. Элементы AS потребляют мощность 8 мВт, но обеспечивают время задержки 1,75 нс.

Существует противоречие между рассеиваемой на кристалле микросхемы мощностью и ее быстродействием. Это можно пояснить примером. Микросхема FAST, содержащая 100 логических элементов, будет потреблять мощность 400 мВт. Если с предельным быстродействием в микросхеме должно работать только 20 % элементов, то 20 элементов будут потреблять 160 мВт, а остальные 80 элементов типа ALS- 96 мВт, что даст в сумме 256 мВт. Таким образом, надо уметь гибко сочетать серии микросхем FAST, AS и ALS.

Серии FAST аналогична по параметрам отечественная КР1531. Микросхемы серии КР1533 сходны с микросхемами типа 74ALS

1.5. БУФЕРНЫЕ И РАЗРЕШАЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТТЛ

Рассмотрим микросхемы ТТЛ, которые в импульсно-вычисли-тельных устройствах логической функции не выполняют. Их назначение- формировать цифровые сигналы, усиливать импульсы по току, т. е. обслуливать энергоемкие цифровые нагрузки. Такими нагрузками являются прежде всего так называемые шины данных, состоящие из нескольких токоведущих дорожек на печатной плате, число которых соответствует длине передаваемых цифровых слоев - байтов. Например, если в системе циркулируют восьмиразрядные байты, шина данных будет иметь восемь проводников. К шине данных подключается обычно много источников и приемников цифровых сигналов. В итоге это приводит к тому, что при передаче сигнала по проводникам шины протекают импульсные токи, составляющие десятки миллиампер. Микросхемы, обслуживающие проводники шины данных, выполняют системные функции, например, отключают от шины неиспользуемые в данный момент приемники и передатчики цифровых слов.

Рассмотрим микросхемы, содержащие импульсные усилители тока цифровых сигналов. Эти элементы ТТЛ принято назыв&ть буферными. Буферные усилители могут передавать сигнал без инверсии, либо с инверсией. Ряд таких элементов имеет вывод разрешения сигнала по входу. Очень удобными для обслуживания шин данных оказались элементы с тремя выходными состояниями: это обычные выходные состояния высокого и низкого уровней, а также размыкание (разрыв) выхода по специальной команде. Третье состояние назовем Z. Выходное сопротивление буферного элемента в данном режиме составляе-т сотни килоом.

Микросхемы ТТЛ, содержащие по шесть буферных элементов, приведены в табл, 1,4. Они имеют одинаковую цоколевку, показанную на рис. 1.12, а.

Микросхема К155ЛН4 (рис. 1.12,6) содержит буферные элементы без инверсии. Остальные микросхемы группы ЛН состоят из инверторов. У микросхем с обозначением ЛН1 инверторы снабжены двухтактным выходным каскадом (см. рнс. 1.6), остальные имеют выходы с открытым коллектором (рис. 1.12, е).

Для инверторов ЛН1: время задержки распространения сигнала составляет для К155ЛН1-22 НС, К555ЛН1 - 15 не, К531ЛН1-5 ис; соответственно стекающий выходной ток 1 для одного инвертора:

Таблица 1.4, Инверторы ТТЛ