Выбор схемо-технологии проектируемой БИC

Рефераты, курсовые, дипломные, контрольные (предпросмотр)

Тип: Реферат. Файл: Word (.doc) в архиве zip. Категория: Технологии
Адрес этого реферата http://referat-kursovaya.repetitor.info/?essayId=8976 или
Загрузить
В режиме предпросмотра не отображаются таблицы, графики и иллюстрации. Для получения полной версии нажмите кнопку «Загрузить». Рефераты, контрольные, дипломные, курсовые работы предоставляются в ознакомительных целях, не для плагиата.
Страница 1 из 2 [Всего 2 записей]1 2 »

КРАТКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМО-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИМЕНЯЕМЫХ В

ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ

Рассмотрим наиболее распространенные схемотехнологии применяе-мые в интегральных схемах:

1. Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ).

2. Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ).

3. Логика, построенная на основе структуры метал-диэлетрик-полупроводник с п-каналом (пМДП).

4. Логика, построенная на основе структуры метал-диэлетрик-полупроводник с транзисторами разной проводимости (КМДП).

ТЕХНОЛОГИЯ ТТЛ.

Технология ТТЛ основана на биполярных структурах. Базовый эле-мент ТТЛ представляет собой схему, содержащую один многоэмиттерный транзистор и один обычный (см. рис. 4.1), это логическая схема И-НЕ (функцию И выполняет транзистор VT1, а функцию инверсии выполняет транзистор VT2).

Рис. 4.1. Базовый элемент ТТЛ.

Подобная схема обладает низкой помехоустойчивостью и низким бы-стродействием, быстродействие можно увеличить, используя сложный ин-вертор, который позволяет сократить время включения (переход из логи-ческого "0" в логическую "1"); но время выключения (переход из логи-ческой "1" в логический "0") сократить, не удается.

Более высокое быстродействие позволяют получить схемы субсемей-ства ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с использованием транзи-сторов с барьером Шотки; см. рисунок 4.2). В таких схемах барьер Шот-ки создает нелинейную обратную связь в транзисторе, в результате тран-зисторы не входят в режим насыщения, хотя и близки к этому режиму. Следовательно, практически исключается время рассасывания, что позволя-ет существенно увеличить быстродействие.

Рис. 4.2. Транзистор Шотки.

ТЕХНОЛОГИЯ ЭСЛ.

Технология ЭСЛ является так же, как и технология ТТЛ, биполяр-ной, т.е. элементы строятся с использованием биполярных структур. Осно-вой элементов ЭСЛ является так называемый "переключатель тока", на основе которого строится базовый элемент этой технологии - ИЛИ- -НЕ (см. рис. 4.3); по выходу1 данной схемы реализуется логическая функция ИЛИ-НЕ, а по выходу2 - ИЛИ.

Рис. 4.3. Базовый элемент ЭСЛ.

Из-за низкого входного сопротивления схемы ЭСЛ обладают высо-ким быстродействием и работают преимущественно в активном режиме, следовательно, помеха попавшая на вход усиливается. Для повышения по-мехоустойчивости шину коллекторного питания делают очень толстой и соединяют с общей шиной.

По сравнению со схемами ТТЛ схемы ЭСЛ обладают более высо-ким быстродействием, но помехоустойчивость у них гораздо ниже. Схемы ЭСЛ занимают большую площадь на кристалле, потребляют большую мощность в статическом состоянии, так как выходные транзисторы откры-ты и через них протекает большой ток. Схемы, построенные по данной технологии не совместимы со схемами, построенными по другим техноло-гиям, использующим источники положительного напряжения.

ТЕХНОЛОГИЯ пМДП.

В отличие от технологий, рассмотренных выше, технология пМДП основана на МДП - структурах, которые обеспечивают следующие преиму-щества по сравнению с биполярными:

1. Входная цепь (цепь затвора) в статическом режиме практически не потребляет тока (высокое входное сопротивление);

2. Простая технология производства и меньшая занимаемая площадь на кристалле.

Основными логическими схемами изготовлеваемыми на основе пМДП являются схема ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см. рис. 4.4 и рис. 4.5).

Рис. 4.4. Схема ИЛИ-НЕ.

Рис. 4.5. Схема И-НЕ.

К недостаткам этих схем можно отнести невысокое быстродействие, по сравнению со схемами ТТЛШ и ЭСЛ. Но в настоящее время благода-ря применению новых технологий (окисная изоляция, использование поли-кремневых затворов, технология "кремний на сапфире") создаются быст-родействующие МДП структуры.

ТЕХНОЛОГИЯ КМДП.

Следующим шагом развития МДП технологии стало использование комплиментарных МДП транзисторов, т.е. транзисторов с разным типом проводимости, причем основными являются транзисторы п-типа; а транзи-сторы р-типа используются в качестве динамической нагрузки.

Использование КМДП-схем по сравнению со схемами пМДП по-зволяет снизить потребляемую мощность, повысить быстродействие и по-мехоустойчивость, однако это достигается за счет увеличения площади за-нимаемой на кристалле и усложнения технологии производства.

Базовыми элементами КМДП-схем являются, как и для пМДП, ло-гические элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см рис. 4.6 и 4.7).

Рис. 4.7. Схема И-НЕ.

К особенностям интегральных схем, построенных по технологии КМДП можно отнести следующее:

1. Чувствительность к статическому электричеству (для защиты в буферные каскады ставятся диоды);

2. Тиристорный эффект (в КМДП структурах образуются паразитные биполярные, подобные тиристору, структуры между шинами пита-ния). При включении питания тиристор включается и замыкает шину "+" на общую шину (для защиты используется окисная изоляция).

ВЫБОР СХЕМОТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ БИС

При сравнении рассмотренных выше схемотехнологий не трудно придти к следующим выводам:

1) В биполярных технологиях базовым является элемент реали-зующий лишь одну логическую функцию (И-НЕ в ТТЛ(Ш) и ИЛИ-НЕ в ЭСЛ), в то время как базовыми в МДП технологиях являются и те и другие логические элементы. Конечно, можно любую логическую функцию перевести в базисы И-НЕ или ИЛИ-НЕ, но это усложняет и процесс создания схемы, и саму схему. Следовательно с этой позиции схемы предпочтительней строить на основе МДП структур.

2) Так как внутреннее умножение частоты в проектируемой БИС было устранено, то быстродействие не играет значительной ро-ли, следовательно, технология ЭСЛ отпадает; так как инте-гральные схемы, построенные по данной технологии, потребля-ют значительную мощность и менее помехоустойчивы, чем все остальные; а для обеспечения питания таких схем необходимы специальные каскады.

3) У схем МДП более простая технология изготовления, что ска-зывается на себестоимости всего устройства в целом, следова-тельно, с этих позиций технология МДП предпочтительней би-полярной.

В результате анализа различных технологий (см. ГЛАВА 9) было отдано предпочтение технологии КМДП, как наиболее оптимальной для решения данной задачи.

СХЕМЫ КМДП С ТРЕЬИМ СОСТОЯНИЕМ

Для решения некоторых задач, например, таких как подключение не-скольких устройств к одной шине, используются схемы с третьим состоя-нием. Помимо двух логических уровней у такой схемы есть еще одно - третье состояние, в котором выход (иногда вход) схемы отключен, и сиг-налы проходящие по шине в этот момент не влияют на элементы данной схемы, и в тоже время на шину не поступают сигналы от отключенных таким способом элементов. В результате схемы с третьим состоянием по-зволяют избежать наложения сигналов от разных устройств, подключенных к одной шине и, следовательно, избежать помех в общих для нескольких устройств проводниках. Так как для построения схемы была выбрана тех-нология КМДП, то рассмотрим схему с тремя состояниями на примере инвертора построенного по технологии КМДП, схема этого устройства изображена на рисунке 4.8.

Транзисторы VT1 и VT2 представляют собой обычный КМДП ин-вертор, подключенный к источнику питания и общей шине через транзи-сторные ключи, построенные на транзисторах VT3 и VT4.

Рис. 4.8. Схема КМДП с тремя состояниями.

Рассмотрим принцип работы данной схемы. Управление ей осущест-вляется двумя входами Z и Z. Если на вход Z подать напряжение логиче-ской единицы, то транзисторы VT3 и VT4 откроются и схема работает как обычный инвертор, а при подаче на управляющий вход напряжения логического нуля транзисторы VT3 и VT4 закроются и на выходе схемы окажется очень большое сопротивление. Таблица истинности такого эле-мента сведена в таблицу 4.1.

RSSСтраница 1 из 2 [Всего 2 записей]1 2 »


При любом использовании материалов сайта обязательна гиперссылка на сайт «Репетитор».
Разработка и Дизайн компании Awelan
www.megastock.ru
Проверить аттестат