Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Integrated Injection Logic )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Упрощенная схема инвертора I2L.

Интегрированная логика инжекции ( IIL , I 2 L или I2L ) - это класс цифровых схем, построенных на многоколлекторных биполярных переходных транзисторах (BJT). [1] На момент своего появления он имел скорость, сопоставимую с TTL, но при этом был почти таким же низким, как CMOS , что делало его идеальным для использования в интегральных схемах СБИС (и более крупных). С этим семейством логики вентили можно сделать меньше, чем с КМОП, потому что дополнительные транзисторы не нужны. Хотя уровни логического напряжения очень близки (высокий: 0,7 В, низкий: 0,2 В), I2L обладает высокой помехоустойчивостью, поскольку он работает от тока, а не от напряжения. I2L был разработан в 1971 году Зигфридом К. Видманном и Хорстом Х. Бергером, которые первоначально называли его логикой на объединенных транзисторах (MTL). [2] Недостатком этого семейства логических схем является то, что логические элементы потребляют энергию без переключения, в отличие от CMOS.

Строительство [ править ]

I2L вентиль ИЛИ-НЕ с двумя входами, двумя выходами и одним входом напряжения для транзистора инжектора тока

Затвор инвертора I2L построен с транзистором источника тока с общей базой PNP и транзистором инвертора с открытым коллектором с общим эмиттером NPN . На пластине эти два транзистора объединены. Небольшое напряжение (около 1 вольт) подается на эмиттер транзистора источника тока для управления током, подаваемым на транзистор инвертора. Транзисторы используются в качестве источников тока на интегральных схемах, потому что они намного меньше резисторов.

Поскольку инвертор является открытым коллектором, операция логического И может выполняться путем соединения выходов каждого из двух или более вентилей вместе. Таким образом, разветвление вывода, используемого таким образом, равно единице. Однако дополнительные выходы могут быть получены путем добавления дополнительных коллекторов к транзистору инвертора. Ворота могут быть очень просто сконструированы с помощью всего лишь одного слоя соединительного металла.

В дискретной реализации схемы I2L биполярные NPN-транзисторы с несколькими коллекторами могут быть заменены несколькими дискретными 3-контактными NPN-транзисторами, соединенными параллельно, их базы соединены вместе, а их эмиттеры соединены аналогичным образом. Транзистор источника тока может быть заменен резистором от положительного источника питания к базе транзистора инвертора, поскольку дискретные резисторы меньше и дешевле, чем дискретные транзисторы.

Точно так же объединенный транзистор инжектора тока PNP и транзистор инвертора NPN могут быть реализованы как отдельные дискретные компоненты.

Операция [ править ]

Схема IIL

Сердцем схемы I2L является инвертор с открытым коллектором с общим эмиттером. Обычно инвертор состоит из NPN-транзистора с эмиттером, подключенным к земле, и базой, смещенной прямым током от источника тока. Вход подается на базу либо в виде стока тока (низкий логический уровень), либо в виде плавающего состояния с высоким z (высокий логический уровень). Выход инвертора находится на коллекторе. Аналогично, это либо текущий приемник (низкий логический уровень), либо плавающее состояние с высоким z (высокий логический уровень).

Как и в логике транзисторов с прямой связью , между выходом (коллектором) одного NPN-транзистора и входом (базой) следующего транзистора нет резистора.

Чтобы понять, как работает инвертор, необходимо понимать протекание тока. Если ток смещения шунтируется на землю (низкий логический уровень), транзистор выключается, а коллектор плавает (высокий логический уровень). Если ток смещения не шунтируется на землю, потому что вход имеет высокое значение z (высокий логический уровень), ток смещения протекает через транзистор к эмиттеру, включая транзистор и позволяя коллектору потреблять ток (низкий логический уровень). . Поскольку выход инвертора может потреблять ток, но не может быть источником тока, безопасно соединять выходы нескольких инверторов вместе, чтобы сформировать проводной логический элемент И. Когда выходы двух инверторов соединены вместе, результатом является вентиль ИЛИ-ИЛИ с двумя входами, потому что конфигурация (НЕ А) И (НЕ В) эквивалентна НЕ (А ИЛИ B) (согласно теореме Де Моргана). Наконец, выход логического элемента ИЛИ-ИЛИ инвертируется инвертором IIL в верхнем правом углу диаграммы, в результате получается вентиль ИЛИ с двумя входами.

Из-за внутренней паразитной емкости в транзисторах более высокие токи, поступающие в базу транзистора инвертора, приводят к более высокой скорости переключения, и поскольку разница напряжений между высоким и низким логическими уровнями меньше для I2L, чем для других семейств биполярных логических схем (около 0,5 В вместо около 3,3 или 5 вольт), потери из-за паразитных емкостей заряда и разряда сведены к минимуму.

Использование [ править ]

I2L относительно просто построить на интегральной схеме и широко использовался до появления логики CMOS такими компаниями, как Motorola (теперь NXP Semiconductors ) [3] и Texas Instruments . В 1975 году Sinclair Radionics представила одни из первых потребительских цифровых часов Black Watch , в которых использовалась технология I2L. [4] В 1976 году компания Texas Instruments представила SBP0400.Процессор, использующий технологию I2L. В конце 1970-х годов RCA использовала I²L в своей интегральной схеме трехразрядного измерителя АЦП CA3162. В 1979 году HP представила прибор для измерения частоты, основанный на изготовленной на заказ микросхеме LSI, в которой используется встроенная логика впрыска (I2L) для низкого энергопотребления и высокой плотности, позволяющая работать от портативной батареи, а также некоторые схемы логики функции эмиттера (EFL), где его HP 5315A / B требует высокой скорости. [5]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Харт, К .; Слоб А. (октябрь 1972 г.). «Интегрированная логика впрыска: новый подход к LSI». Журнал IEEE по твердотельным схемам . 7 (5): 346–351. Bibcode : 1972IJSSC ... 7..346H . DOI : 10,1109 / jssc.1972.1052891 .
  2. ^ Зигфрид К. Видманн, Хорст Х. Бергер (1972). «Логика на объединенных транзисторах (MTL) - недорогая концепция биполярной логики». Журнал IEEE по твердотельным схемам . 7 (5): 340–346. Bibcode : 1972IJSSC ... 7..340B . DOI : 10.1109 / JSSC.1972.1052890 .
  3. ^ Джарретт, Роберт (1978). «Монолитная микросистема контроля скорости для автомобильных приложений». 1978 Международная конференция по твердотельным схемам IEEE. Сборник технических статей . IEEE. С. 46–47. DOI : 10.1109 / ISSCC.1978.1155757 .
  4. ^ "Практическое компьютерное интервью 1982 года Клайва Синклера" . Проверено 21 июня 2014 года .
  5. ^ "Проект памяти HP: время, стандарт частоты и счетчик"

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Савард, Джон Дж. Г. (2018) [2005]. «Из чего сделаны компьютеры» . квадиблок . Архивировано из оригинала на 2018-07-02 . Проверено 16 июля 2018 .