Синтезировать модификации схем ТТЛ с простым и сложным инверторами с низкоомным путем для рассасывания заряда Q2.

Сравнительный анализ схемотехнических базисов ЭВМ. Взаимосвязь логического, схемотехнического и конструкторского этапов проектирования.

КБиС- комплементарные биполярные схемы (биполярные схемы, содержащие как n-p-n, так и p-n-p транзисторы).

БиКМОП – схемы, содержащие биполярные тр-ры одного типа и МОП тр-ры обоих типов (n- канальные и p- канальные).

КБиКМОП – схемы содержащие биполярные тр-ры обоих типов и МОП тр-ры обоих типов.

Лидером по быстродействию является схема ЭСЛ, но она же и занимает «первое» место по порождению помех.

Если выбирать лидера по совокупности параметров, то им являются n-МОП схемы.

Претендентами для исполнения в нанотехнологиях являются элементы с оптимальными математическими моделями, приспособленными для вертикальной интеграции. Это n-МОП схемы и практически все схемы переходной схемотехники.  

2. Реализация функции Монтажное ИЛИ в ЭСЛ-схемотехнике.

Если включить параллельное соединение транзисторов, то будет реализована вспомогательная функция ИЛИ.

Достоинства:Функционально полный базис; Маленький логический перепад.

Недостатки: Маленькая помехоустойчивость; R_вых = [кОм] Þ большое время задержки.

Для уменьшения выходного сопротивления используется стандартный прием- подключение к выходу эмиттерных повторителей, выходное сопротивление которых определяется сопротивлением открытого тр-ра.

При объединении выходов эмиттерных повторителей реализуется функция Монтажное ИЛИ.

Пример:

Вывод: использование эмиттерных повторителей в ЭСЛ дает два преимущества.

1. увеличение быстродействия за счет уменьшения входного сопротивления
2. реализацию дополнительной логической функции монтажное ИЛИ (параллельное соединение эмиттерных повторителей)

Синтезировать принципиальную схему ТТЛШ без резисторов, разработать структуру (математическую модель-дерево); сделать 3-х мерный вариант; описать работу полученного элемента.

Схемотехника МОП-вентилей. Принципы синтеза.

МОП вентиль И-НЕ.

Недостаток: разница в проводимости нагрузочного транзистора T3 и транзисторов логической части Т1 и Т2.((R1+R2)<<R3). Это может привести к увеличению площади топологии схемы пропорционально количеству входов вентиля.

МОП вентиль ИЛИ-НЕ.

Принципы синтеза.

1. Общая инверсия реализуется с помощью нагрузочного МОП транзистора, включенного между выходом и напряжением питания.

2. Зависимое ИЛИ реализуется параллельным соединением МОП транзисторов или подсхем, включенных между выходом и «землей».

3. Зависимое И реализуется последовательным соединением МОП транзисторов или подсхем, включенных между выходом и «землей».

Синтезировать модификации схем ТТЛ с простым и сложным инверторами с низкоомным путем для рассасывания заряда Q2.

Модификации схемы ТТЛ со сложным инвертором (варианты оптимизации).

1. Схема отличается от стандартной тем, что диод из эмиттерной цепи Т₄ перенесен в базовую.

Для исправления передаточной характеристики используется схема оптимизации 2.

2.  В этой схеме вместо сопротивления R₃ используется ключ R₃-R₅-T₅. Транзистор Т₃ открывается только тогда, когда будет открыт не только Т₂, но и Т₅. А Т₂ и Т₅ открываются одновременно. Фактически, Т₂-Т₅ – это как бы единый транзистор.

3. Оптимизация нагрузочной способности.

 - нагрузочная способность

Быстродействие здесь становится немного хуже, т.к. емкость увеличивается.

Транзисторы Т₄-Т₅ составляют пару Дарлингтона.

Улучшение быстродействия схемы ТТЛ со сложным инвертором.

Алгоритмы улучшения:

1. быстро уменьшать заряды Q₂, Q₃    Или 2. не накапливать эти заряды.

4. Использование медленного диода.

При подаче запирающего напряжения диод еще открыт.

Const = Q = ¯t * I_p­

I_p – ток рассасывания

Медленный диод формирует низкоомный путь для рассасывания Q₃.

5.

Данный вариант способствует уменьшению Q₃.

¯Q₃ ® ¯ t_p

t_p – время рассасывания.

6. Использование диодов Шоттки.

Диоды Шоттки формируют низкоомный путь для отвода Q₃ из базы насыщенного транзистора Т₃.

7. Схема, в которой Q₂=Q₃=0 в режиме насыщения.

Q_i=0

t_ТТЛШ = 3 нс

t_ТТЛ = 10 нс