2 }-

6 90 120 C -!? fi)

Рис, 2.30. 3aB:icHMCCTH вы.чодного напряжения от температуры (а) и времени задержки распространения от емкостной нагрузки (б) для

микросхем К561ТМ2

связи. Для передачи тактовых импульсов проводншчп длиной более 30 см в жгутах должны быть экранированы (каждый в отдельности). Длина проводника выбирается по допустимой емкости нагрузки. При этом .мощность рассеивания микросхемой на корпус ие должна превышать 150 мВт. Динамические параметры прн этом не регламентируются. Система общих шии и шин питания доллна иметь минимально возможные сопротивления и индуктивности при возможно большей емкости. Для этого рекомендуется увеличивать ширину печатных шин до 2 .5 мм, располагая их друг под другом в соседних слоях, или выполнять в виде смежных плоскостей. В цепях питания микросхем следует на каждом субблоке устанавливать развязывающие конденсаторы. Для подавления помех, возникающих в проводах источника питания, и устранения колебаний напряжения, возникающих под действием пиков электрического тока во время работы схемы, .между шинами питания и обшей, типы конденсаторов и их емкости выбираются в зависимости от конструкции аппаратуры. Ориентировочно емкость конденсаторов можно выбрать из расчета: низкочастотный электролитический- не менее 0,03 мкФ на одну микросхему; высокотастотный керамический - 0,068 мкФ иа каждые 50 микроо ем.

Зависимости выходного напряжения от температуры для микросхем К561ТМ2 (рнс. 2.30, а) показывают, что величины Ux и-вых практотески не меняют своего значения с увеличением температуры, а на характеристиках 1здр = Г(С ) микросхем К561ТМ2 (рис. 2.30,6) видна сильная зависимость от емкостной нагрузки времени задержки распространения при выключении, которая при увеличении Сн с 30 до 180 пФ возрастает более чем в два раза. .Микросхемы, имеющие три состояния на выходе (К561ЛНЗ, К561ТР2), могут быть объединены по выходу в МОНТАЖНОЕ ИЛИ. Число объединений микросхем с тремя состояниями для одного выхода ограничивается

ВелПЧННСЙ Краз.

2.7. Перспективы развития цифровых микросхем

Калчдый нз рассмотренных типов цифровых нпкросчсм (биполярные ТТЛ н ЭСЛ п схемы на ЛЮП-структурах: п-каиальные, КМОП) имеет свои преимущества н недостатки, определяющие область п\ применения Биполярные транзисторы пригодны для коммутации сравнительно больших токов, благодаря чему микросхемы на таких транзисторах характеризуются высоким быстродействием, причем паразитные емкости межсоединений между корпусами мало влияют на скорость работы [1]. Соединением многих биполярных микросхем, каждая из которых имеет умеренную сложность, можно создавать быстродействующие узлы аппаратуры. Для построения ЭB\ и узлов дискретной автоматики сейчас наиболее широко применяются схемы ТТЛ. Сверхскоростные устройства строятся на микросхемах ЭСЛ Транзисторы МОП-типа благодаря их технологичности позволяют получить значительно более высокую плотность размещения переключательных схем в интегральной структуре, чем биполярные, изолированные р-п переходом или слоем окисла SiOs [1] Схемы на МОП-транзисторах, размещаемые на одном кристалле, могут соответствовать целым функциональным блокам. Это определило их широкое применение в электронных калькуляторах, ЗУ и микропроцессорах Постоянно повышающиеся требования с точки зрения увеличения быстродействия, снижения потребляемой мощности, уменьшения габаритных размеров и стоимости устройств повлекли за собой поиски новых путей, позволяющих улучшить рабочие характеристики МОП-транзисторов и увеличить степень интеграции базовых ЛЭ, выполняемых на биполярных транзисторах.

Получают дальнейшее развитие схемы ТТЛШ, разработанные по усовершенствованной технологии (c. § 2.4). Это микросхемы серий 533 К555 (аналоги SN54LS (SN74LS). 1530 (аналог SN54AS), 1533, КР1533 (аналоги SN54ALS/SN74ALS), а также серий 1531, КР1531 (аналоги схем типа FAST). Ведутся работы по расширению функционального состава микросхем серий 1564 (аналог 54НС) и К561 (близких по своим характеристикам к микросхемам серии 74С) Рассмотрим более подробно новые технологические направления в производстве цифровых микросхем.

2.7.1. Интегральная инжекционная логика

На основе самой первой из биполярных схем - транзисторной логики с непосредственными связями (ТЛНС)-в последние годы появилась интегральная инжекционная логика (1РЛ). С помощью схем ИЛ удалось нрео.толсть традиционные недостатки биполярных микросхем: малую плотность компоновки и высокую рассеиваемую мощность иа ЛЭ Плотность компоновки схем ИЛ даже превышает плотность МОП-схем (удается разместить более 1000 элементов па 1 мм), а рассеиваемая мощность сопоставима с мощ1юстью КМОП-схем, Большое быстродействие, свойственное биполярным микросхемам, при этом сохраняется (время задержки распространения на ЛЭ достигает 5 не) [5]. Наиболее известные варианты базовых ин-верторных схем ИЛ и ИЛ с диодами Шотки показаны на рис. 2 31.

Небольшая рассеиваемая мощность схем ИЛ объясняется отсутствием резисторов. Инжскция носителей в область базы транзистора осуществляется с помощью активных генераторов тока, вы-

Рис. 2.31. Базовые инверторпые схемы типа ИЛ

полненных на р-п-р транзисторах. Большое быстродействие при малых мощностях потребления объясняется незначительными паразитными емкостями, отсутствием накопления заряда и очень небольшой разницей логических уровней. Входящие в схему ЛЭ можно размещать вдоль инжекдионных шин, что упрощает топологию. Кроме того, на одном кристалле можно без труда объединить как цифровые схемы ИЛ, так и аналоговые микросхемы. Примером такой схемы может служить разработанная и выпускаемая серийно микросхема 541. Исследуя дальнейшие возможности иижекционной логики, были созданы схемы №Л (серия 583ВГ2). Однако широкого применения 01Ш еще ие получили. Тенденция последних лет-разработка и широкое ппичепешге микросхем с диодами Шотки - ТТЛШ и МОП-схемы с п-каналом, а также схемы КМОП, совместимые по цоколевкам с массовыми сериями ТТЛ-схем,

2.7.2. МОП-схемы с п-кеналами

Ограничения по быстродействию, характерные для рМОП-схем, могут быть устранены с помощью п-канальных МОП-структур. Подвижность электронов в кремнии больше, чем дырок, что может обеспечить скорость переключения МОП-схем с п-каналом, в 2...3 раза большую, чем у схем с р-канало.м. Последние достижения в технологии позволили устраншь недостатки первых п-канальных схем. Использование метода ионной имплантации и применение в цепях нагрузок структур с обедняемыми, а не обогащаемыми каналами позволяет снизить напряжение питания до 5 В, что делает эти схемы совместимыми по электрическим уровням с микросхемами ТТЛ. Применение отдельного источника иапря.кенпя ;мощения подложки позволило повысить порогссоз иапряжепие, коюрое иа начальном этапе было недопустимо низким [1].