4.11. Примеры микросхем логических элементов

На рис. 4.10 приведены УГО некоторых логических элементов. Корпус микросхем логических элементов имеет, как правило, 14 выводов. Два вывода служат для подключения к источнику питания, а 12 – являются входами и выходами ЛЭ. Нумерация выводов – против часовой стрелки, начиная с метки (ключа) в виде углубления на корпусе.

Многие серии цифровых интегральных микросхем включают шинные формирователи. Так иначе называют буферные элементы с тремя состояниями на выходе (рис. 4.11). Основное назначение таких микросхем –поочередная подача на одну магистраль сигналов от различных источников. Причем благодаря большой нагрузочной способности микросхем магистраль может иметь большую емкость и большое число подключенных к ней нагрузок и источников сигналов.

На рис. 4.11,а показано УГО ИМС восьмиразрядного двунаправленного приемопередатчика К555АП6. Вход управленияBS(BusState– состояние шины) служит для изменения направления передачи данных, вход управленияОЕслужит для перевода шин А_Nи В_Nв третье состояние.При BS==0передача данных идетсправа налево, т.е. В_N являются входами, А_N – выходами. При BS = 1, =0 данные А_Nявляются входными, В_N– выходными. При=1, независимо от состояния входа управленияBS, обе шины находятся в состоянииZ. Рис. 4.11,б показывает УГО ИМС четырехразрядного приемопередатчика с двумя однонаправленными (DI – DB, DB – DO) и одной двунаправленной (DB) шинами. Вход управленияBS определяет направление обмена данными, вход управленияОЕслужит для перевода шинDO(DataOutput– выходные данные) иDB (DataBusBidirectional– двунаправленная шина) в третье состояние. ПриBS=0 выход буфераDD2 разомкнут и передача данных происходит от А к В через буферDD1. ПриBS=1 данные передаются от В к А через буферDD2. В микросхеме К589АП26 передача сигнала в обоих направлениях сопровождается его инвертированием.

4.12. Микросхемы на основе арсенида галлия

Микросхемы К6500 представляют собой цифровые схемы сверхвысо­кого быстродействия, выполненные на основе арсенид-галлиевых полевых транзисторов с затвором Шоттки.

Микросхемы К6500 по сравнению с ИС ЭСЛ К500, К1500 имеют в 4-6 раз меньшую мощность потребления на один ЛЭ и в 3-8 раз большую частоту пе­реключения и меньшую задержку на ЛЭ.

В серии имеют место следующие основные параметры логических сигналов: длительность фронта (среза) выходного сигнала 0,16…0,3 нс, выходное напряжение при R_н = 50 Ом низкого уровня – 0,2… 0,1 В, высокого уровня – 0,9…1,5 В, входной ток низкого уровня не менее 0,5 мА, высокого уровня – неболее 1 мА, помехо­защищенность низкого и высокого уровня – не менее 0,1 В, максимальная частота функционирования не менее 1000МГц.

Цифровые микросхемы К6500 предназначены для обработки цифровых сигналов с тактовой частотой более 1000 МГц в контрольно-измерительных приборах, аппаратуре связи и ЭВМ.

При эксплуатации ИС К6500 имеют место предельно допустимые ре­жимы, приведенные ниже.

Напряжение питания:

положительное 3.8 ...4,2 В,

отрицательное -2,28…2,52 В.

Входное напряжение -0,2…1,5 В.

Выходной ток не менее 30 мА.

Несогласованная емкость нагрузки С_н не более 2 пФ.

Температура корпуса –10…+70 °С.

Сопротивление нагрузки 45…55 Ом.

Стойкость к статическому электричеству 30-100 В.

Микросхемы выполнены в плоских планарных металлокерамических корпусах с числом выводов 16, 24, 42. При обозна­чении ИС К6500 микро­схемы эксплуатируются в диапазоне температур -10 +70 °С, а при обозначе­нии 6500 – в диапазоне температур -60 +125 °С.

Микросхемы К6500 по­строены на ос­нове базовых ЛЭ истоково-связан­ной ло­гики (ИСЛ) на полевых транзи­сторах с управ­ляющим затво­ром Шоттки.

В струк­турной схеме ЛЭ имеются вход­ные и выходной формирователи сиг­на­лов и соб­ственно ба­зовый ЛЭ. Один из ос­нов­ных вари­ан­тов реали­зации соб­ственно базо­вого ЛЭ на полевых тран­зи­сторах Шоттки при­веден на рис. 4.12.

Базовый элемент по­строен по схеме пере­ключателя тока на основе дифференциальных пар транзисторов VT₁, VT₂иVT₃, VT₄; резистораR₁, оп­ределяющего ток истока; на­грузочных резисторовR₂, R₃и резистора смещенияR₄для согласования по уровням напряжения выходов исто­кового переключателя тока и выходных истоковых повторителей на транзи­сторахVT₅, VT₆.Диоды ШотткиVD₁ – VD₆и транзисторыVT₇ – VT₁₀ в цепях истоков выходных транзисторов необходимы для согласования с выходным формирователем и стабилизации выходного напряжения. Питание ЛЭ и формирователей осуществляется от двух источников напряжения: 4 В и -2,45 В.