5.3.5. Интегральная инжекционная логика

Интегральная инжекционная логика (ИИЛ или И²Л) построена на использовании биполярных транзисторов и применении оригинальных схемотехнических и технологических решений. Для нее характерно очень экономичное использование площади кристалла полупроводника. Элементы ИИЛ могут быть реализованы только в интегральном исполнении и не имеют аналогов в дискретной схемотехнике.

На рис. 5.28 показана топология логического элемента ИИЛ. Для создания такой структуры требуются две фазы диффузии в кремнии с проводимостью n-типа: в процессе первой фазы образуются области p1 и p2, в процессе второй фазы – области n2. Элемент имеет четырехслойную структуру (рис. 5.29), которую удобно рассматривать, представив ее соединением двух обычных трехслойных транзисторных структур (рис. 5.30). Транзистор VT2 выполняет функции инвертора, имеющего несколько выходов (каждый коллектор образует отдельный выход элемента по схеме с открытым коллектором). Транзистор VT1 называется инжектором. Так как область n1 у этих транзисторов общая, эмиттер транзистора VT2 должен быть соединен с базой транзистора VT1. Наличие общей области p2 приводит к необходимости
	Рис. 5.28
	Рис. 5.29
	Рис. 5.30
	Рис. 5.31

соединения базы транзистора VT2 с коллектором транзистора VT1.Так образуется соединение транзисторов VT1 и VT2, показанное на рис. 5.31.

При подключении эмиттера транзистора VT1 через токоограничивающее сопротивление к источнику питания +Е_пит на этом эмиттере действует положительный потенциал, а база транзистора VT1 находится под нулевым потенциалом. В результате эмиттерный переход транзистора VT1 оказывается смещенным в прямом направлении и транзистор VT1 открыт.

Коллекторный ток этого транзистора может замкнуться либо через транзистор инвертора предыдущего элемента, либо через эмиттерный переход транзистора VT2 данного элемента.

Если предыдущий логический элемент находится в открытом состоянии (открыт транзистор VT3), то на входе данного элемента низкий уровень напряжения, который, действуя на базе VT2, удерживает этот транзистор в закрытом состоянии. Ток инжектора VT1 замыкается через транзистор VT3 (рис. 5.32). При закрытом состоянии предыдущего элемента (закрыт транзистор VT3) коллекторный ток инжектора VT1 втекает в базу транзистора VT2, и этот транзистор устанавливается в открытое состояние (рис. 5.33).

Рис. 5.32	Рис. 5.33

Таким образом, при закрытом VT3 транзистор VT2 открыт и, наоборот, при открытом VT3 транзистор VT2 закрыт. Открытое состояние элемента соответствует состоянию логического 0, закрытое – состоянию логической 1.

На рис. 5.34 показана схема, реализующая операцию ИЛИ-НЕ. Соединение коллекторов элементов соответствует выполнению операции так называемого монтажного И. Действительно, достаточно, чтобы хотя бы один из элементов находился в открытом состоянии (логический 0), тогда ток инжектора
	Рис. 5.34

следующего элемента будет замыкаться через открытый инвертор и на объединенном выходе элементов установится низкий уровень (логический 0). Следовательно, на этом выходе формируется величина, соответствующая логическому выраже-нию . Применение к нему правила Де Моргана приводит к выражению . Следовательно, данное соединение элементов действительно реализует операцию ИЛИ-НЕ. Рассмотренная схема демонстрирует особенность еще одну особенность технологии ИИЛ: в отличие от ТТЛ логические функции выполняются не во входной группе, а путем объединения выходов элементов.

Микросхемы ИИЛ, к которым, например, относятся микропроцессорные комплекты 583, 584, обладают следующими достоинствами:

- обеспечивается высокая степень интеграции;

- при малом напряжении питания (1 В) обеспечивается достаточный логический перепад (0,05 – 0,85В);

- малая потребляемая мощность;

- достаточно высокое быстродействие ( , частота переключения – до десятков МГц);

- коэффициент объединения по входам равен 1, коэффициент разветвления по выходам – до 5.