Функционально интегрированный

Используя логические ИМС НЕ, ИЛИ, И, можно реализовать логическую функцию любой сложности, т. е. создать сколь угодно сложное в функциональном отношении цифровое устройство. Поэтому система уравнений (3.3) — (3.5) является функционально полной, а схемы НЕ, ИЛИ, И называют функционально полной системой логических элементов. Кроме того, доказано, что для построения любых цифровых систем достаточно использовать только две схемы из трех основных: схемы ИЛИ и НЕ, попарно объединяя которые, получают два универсальных логических элемента И — НЕ, ИЛИ — НЕ. Первый элемент выполняет функцию отрицания логического произведения входных сигналов (штрих Шеффера): у = х\/\хч/\... /\хт ; второй — функ-цию отрицания логического сложения (стрелка Пирса): у = xi V*2\/ ••• V*m. Реализовать такие элементы можно на ключах разных типов: диодных, транзисторных, диод-но-транзисторных и др. Их графическое обозначение показано на 3.14, г, д. Работа логических ИМС ИЛИ, И, И — НЕ, ИЛИ — НЕ на два входа описывается таблицей истинности (табл. 3.3).

В микроэлектронике возникает противоречивая, чуть ли не парадоксальная ситуация: чем выше технологический уровень производства и чем выше искусство создания конструкций интегральных микросхем, тем более сложные в функциональном отношении микросхемы можно изготовить, тем более специализированными (менее универсальными) они становятся и тем большее количество (номенклатуру) их надо спроектировать и изготовить для создания микроэлектронной аппаратуры различного назначения. При этом, естественно, объемы производства каждой специализированной микросхемы будут сравнительно небольшими. Если учесть, что только разработка такой микросхемы занимает несколько месяцев, а налаживание ее производства — годы, то ситуация может показаться безвыходной.

Простейшее в функциональном отношении логическое устройство, выполняющее одну определенную логическую операцию над входными сигналами, назьюают логическим элементом.

Простейшее в функциональном отношении логическое устройство, выполняющее одну определенную логическую операцию над входными сигналами, называют логическим элементом.

Многоблочная ОП строится из нескольких стандартных блоков ОЗУ. В функциональном отношении многоблочная ОП рассматривается как одно ОЗУ с емкостью, равной сумме информационных емкостей блоков, и быстродействием, примерно равным быстродействию одного блока.

Устройства выборки и хранения {УВХ) — это своего рода аналоговые запоминающие устройства. На 1.42 приведены две возможные схемы построения УВХ. Схемы эквивалентны в функциональном отношении и работают следующим образом. В режиме «слежение» аналоговый ключ SW замкнут, и выходное напряжение повторяет входной сигнал. При поступлении управляющего импульса Uynp ключ размыкается, и УВХ переходит в режим «хранение», запоминая («выбирая») значение входного сигнала, наблюдаемое в момент коммутации ключа. По окончании периода хранения ТХр, определяемого длительностью импульса управления, ключ снова замыкается, и УВХ возвращается в режим «слежение».

Самыми развитыми по номенклатуре являются универсальные серии микросхем, в составе которых значится около сотни изделий различного функционального назначения. К ним относятся микросхемы серий 133 (К133) и 155 (К155, КМ155). Основное различие между изделиями этих двух серий состоит в конструкции корпуса. Кроме того, они различаются стойкостью к климатическим и механическим воздействиям. Последнее относится и к микросхемам 155-й серии с различными буквами в обозначениях. В функциональном отношении микросхемы со сходными наименованиями, например 133ИД1 и 155ИД1,

ление которыми осуществляется по независимой цепи (входы EZ и EZ на 6-7). Если оба этих ключа открыты, инвертор действует подобно обычному. Когда ключи закрыты, питание прекращается и выходной вывод приобретает очень большое сопротивление по отношению к обеим шинам питания. Такой инвертор, следовательно, представляет собой устройство с тремя выходными состояниями, в функциональном отношении и по применению подобное описанным ранее приборам ТТЛ. Они используются в качестве самостоятельных элементов, как, например, в микросхеме 564ЛН1 или в составе некоторых типов логических элементов, триггеров, регистров сдвига и т. п.

Принципиальные схемы более сложных в функциональном отношении устройств КМОП содержат десятки и сотни транзисторов и по этой причине не приводятся.

Некоторые типы микросхем, принадлежащие к разным видам логик, в функциональном отношении совпадают. Это относится в основном к приборам малой степени интеграции: логическим элементам, триггерам и т. п. Микросхемы средней, и особенно большой степени интеграции, как правило, специфичны: в составе микросхем различных серий ТТЛ есть функциональные узлы, которых нет в КМОП, и наоборот. С целью оптимизации схемных решений и снижения стоимости аппаратуры нередко используют микросхемы разных серий совместно.

Выше отмечалось, что по принципу действия мультиплексоры КМОП существенно отличаются от подобных устройств ТТЛ. В функциональном отношении между ними также существуют различия. Поскольку коммутация осуществляется при помощи управляемых вентильных ключей, проводящих в обоих направлениях, эта разновидность приборов с равным успехом может применяться в качестве мультиплексора и демультиплексора.

3.21. Функционально-интегрированный элемент типа РКТ:

может быть реализована в виде генератора тока, выполненного на транзисторе или на фотодиоде. В соответствии с классификационной таблицей инжекционная логика может рассматриваться как функционально-интегрированный элемент с транзисторной или фотодиодной (инжекционной) цепью питания, т.е. как элемент типа НСТЛ, вида ТЦП или ИЦП. В ИМС инжекционного типа можно использовать БТ с вертикальной или горизонтальной структурой. На 3.26 приведены структуры элементов с И2Л в виде горизонтального или вертикального р-я-/?-транзисторов. В элементе с транзисторной цепью питания коллекторная и базовая области /?-л-р-транзистора типа (п-р-п) совмещены соответственно с базовой и эмиттерной областями переключательного транзистора типа п-р-п (р-п-р). Поэтому данные структуры можно отнести к классам СВГТ и СВВТ. В отличие от известных схем с непосредственными связями в инжекционной логике в качестве переключательных элементов применяют инверсно включенные транзисторы, что в схемах с общим эмиттером позволяет отказаться от изоляции отдельных транзисторов, входящих в состав логических схем. Отсутствие изоляции является принципиальным преимуществом инжекционной логики перед известными схемами и структурно-логическими решениями ИМС. В инжекционном элементе типа НСТЛ — СВГТ — ТЦП

5.4. Функционально-интегрированный элемент с совмещенными

5.5. Функционально-интегрированный элемент с резисторами, совмещенными с базовыми областями транзисторов:

5.6. Функционально-интегрированный элемент с совмещенными активными элементами:

5.7. Функционально-интегрированный элемент с транзисторной

толстопленочный 185, 195 тонкопленочный 173, 187, 387 функционально-интегрированный 225

Функционально-интегрированный элемент, в котором пассивные компоненты совмещены с базами транзисторов, изображен на 4.35. В этом случае использование метода изоляции «Изопланар» дополнительно повышает степень интеграции элементов ЗУ.

5.4. Функционально-интегрированный элемент с совмещенными пассивными и активными элементами:

5.5. Функционально-интегрированный элемент с резисторами, совмещенными с базовыми областями:

На 5.4 показан функционально-интегрированный элемент запоминающего устройства, пассивные элементы которого совмещены с коллекторными областями транзисторов, обладающих вертикальной структурой (на этом и последующих рисунках интегрированные элементы выделены пунктирной линией). Такая структура позволяет создать обширную группу функционально-интегрированных элементов, занимающих минимальную площадь и потребляющих различную мощность, что достигается изменением толщины и удельного объемного сопротивления коллекторной области. В эту (первую) группу входят также элементы, пассивные элементы которых совмещены с базовыми областями транзисторов