Интегральной технологии

В предлагаемом издании делается попытка дальнейшей систематизации расчетов ряда типовых электронных схем в области дискретной и интегральной схемотехники.

В системах ПАЛ и СЕКАМ телевизионные приемники оказываются более сложными, чем в НТСЦ, но на современном уровне интегральной схемотехники это практически не сказывается на их производстве. Тем более что выпускаются многофункциональные интегральные схемы, рассчитанные на обработку сигнала цветности по любой из трех систем ЦТВ.

Развитие оптоэлектроники и интегральной схемотехники позволили вернуться к реализации принципа накопления энергии (см. 9.7) на качественно новой элементной базе — приборах с зарядовой связью (ПЗС). Линейные (однострочные) и матричные (многострочные) безвакуумные полупроводниковые преобразователи на основе ПЗС-структур представляют собой регулярную последовательность элементарных МДП-конденсаторов, выполненных на общей полупроводниковой подложке в едином технологическом цикле. Вторая обкладка каждого конденсатора образована одним из трех металличе-

В учебном пособии в достаточной степени отражены современные достижения интегральной схемотехники, широко используются материалы периодической литературы, а также результаты научных работ в области интегральной схемотехники, выполненных на кафедре электроники МИФИ.

Развитие интегральной схемотехники привело к созданию технических средств высокой точности и универсальности, позволяющих обрабатывать сигналы информации, предварительно преобразованные в импульсный (цифровой) вид. Формально такой способ обработки информации намного сложнее аналогового. Так, основная микросхема для воспроизведения с помощью лазерного луча цифровой записи звука содержит 100 тыс. транзисторов, а усилитель записи, представленной в аналоговом виде на обычной грампластинке, — 10—20 транзисторов.

Юнита 3. Основы аналоговой интегральной схемотехники. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Юнита 3. Основы аналоговой интегральной схемотехники. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Юнита 3. Основы аналоговой интегральной схемотехники. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

В предлагаемом пособии рассматриваются основы аналоговой интегральной схемотехники; даются общие сведения об аналоговых интегральных микросхемах; основные параметры ОУ, структурные схемы ОУ и другие важные вопросы.

1. Основы аналоговой интегральной схемотехники .........9

1. ОСНОВЫ АНАЛОГОВОЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМОТЕХНИКИ

Производство полупроводниковых ИС с диффузионно- и эпи-таксиально-планарными структурами базируется на интегральной технологии, основными принципами которой являются: технологическая совместимость элементов схемы, групповая обработка, универсальность процессов (диффузия, ионное легирование, эпитаксия, пассивация), унификация пластин и заготовок.

воздействие должно быть установлено до момента изменения значения сигнала синхронизации (время предустановки оговаривается) и сохраняется неизменным все время фронта или среза (время удержания также оговаривается). Триггеры с динамической синхронизацией просты в реализации и могут использоваться вместо двухтактных, но в условиях строгой идентичности работы отдельных триггеров, обменивающихся между собой сигналами. Использование интегральной технологии обеспечивает высокий уровень идентичности схем, и в связи с этим триггеры с динамической синхронизацией широко применяются в схемотехнике СИС и БИС. Более подробно ознакомиться с принципами построения таких триггеров можно в [4].

Развитие интегральной технологии и схемотехники цифровых электронных схем привело к появлению интегральных микросхем с большой и сверхбольшой степенями интеграции (БИС

нике за счет интегральной технологии. Ведутся работы и в области микроминиатюризации магнитных элементов.

мальное число активных элементов ввиду их более, высокой стоимости. В электрических схемах полупроводниковых ИМС преимущественно используются активные элементы — транзисторы, диоды, поскольку трудоемкость их изготовления методами интегральной технологии не выше, чем резисторов и других пассивных элементов. При выборе элементов больше внимания приходится уделять площади, занимаемой ими на поверхности кристалла, так как резисторы часто оказываются громоздкими.

ФАР имеют высокую надежность, так как выход из строя одной или даже нескольких ячеек решетки обычно не приводит к потере работоспособности всей антенны. Кроме того, СВЧ ИМС, как и другие микросхемы, характеризуются высокой надежностью. Особенностью СВЧ ИМС является то, что индивидуальная подгонка или регулировка элементов схемы невозможна. Поэтому значения фазового сдвига в фазовращателях, импедансы отдельных отрезков линии не должны быть критичны, чтобы их можно было осуществить методами интегральной технологии.

Диодные и транзисторные фотоматрицы изготавливаются по интегральной технологии. Их схемные решения (запись, считывание, сканирование, выборка) и топология определяются конкретной задачей. Число элементов в матрице порядка 100 х 100.

Размер стороны кристалла полупроводниковой ИС составляет 2 ... 5 мм. Поэтому на одной пластине кремния диаметром 60 мм можно разместить несколько десятков ИС. Технология полупроводниковых ИС чрезвычайно сложная, и изложение данного вопроса выходит за рамки изучаемого курса. Материалы по полупроводниковой интегральной технологии можно найти в специальной литературе [10, 31, 79].

В настоящее время операционные усилители, изготовляемые по интегральной технологии, являются самыми универсальными и массовыми аналоговыми устройствами. ОУ широко применяются не только в усилителях, но также в различных генераторах, преобразователях, стабилизаторах напряжения, компараторах, источниках эталонных напряжений, активных фильтрах, электронных ключах и т. д.

4. Для реализации импульсных устройств, даже сложных (например, вычислительных машин), требуется большое число сравнительно простых однотипных элементов, легко выполняемых методами интегральной технологии. Это позволяет повысить надежность, уменьшить габариты и массу электронной аппаратуры.

На 8.26 приведена схема ТТЛ-элемента И — НЕ с простым инвертором. Операция И реализуется здесь многоэмиттерным транзистором Ti, а транзистор Г2 служит в качестве инвертора. Много-эмиттерные транзисторы легко реализуются в интегральной технологии и служат основой ТТЛ-элементов. Если на всех входах (эмиттерах транзистора 7\) действует сигнал «1» (высокий потенциал), то все переходы эмиттер — база транзистора Ti закрыты.