Интегральная инжекционная логика

Разновидностью транзисторных схем являются элементы интегральной инжекционной логики (ИИЛ или И²Л). Схемотехнику И²Л используют для построения мик­ропроцессорных и запоминающих БИС (серии К582, К583, К584 и др.).

Схема логического элемента И²Л показана на рис. 4.23.

Схема включает инжекционные р-n-р транзисторы VT1, VT2, включенные по схе­ме с общей базой, и входные многоколлекторные n-р-n транзисторы VT3, VT4, включенные по схеме с общим эмиттером. Эмиттеры транзисторов VT1, VT2 назы­ваются инжекторами, а протекающий через них дырочный ток — инжекционным. Каждый из транзисторов VT1, VT2 образует вместе с источником питания и внешним резистором R источник тока, который питает индивидуальным током I_Т входы тран­зисторов VT3, VT4.

Рисунок 4.23- Схема элемента И²Л

Особенностями элементов И²Л являются:

• "безрезисторность", характерная для МОП-структур, которая впервые была реализована в схемотехнике И²Л;

• соединение областей базы и коллектора инжекционных р-п-р транзисторов соответственно с областями эмиттера и коллектора входных п-р-п транзи­сторов, а также малое число схемных компонентов и соединений между ни­ми (количество операций маскирования и диффузии в два раза меньше сравнительно с элементами ТТЛ);

• низкий уровень напряжения U_L = 0,01 В снимается с коллектора насыщен­ного транзистора, а высокий уровень напряжения U_H = 0,8 В — с коллектора закрытого транзистора, причем этот уровень ограничивается напряжением базы насыщенного транзистора нагрузки; используется режим микротоков, в котором токи коллектора изменяются от десятков до сотен микроампер; работоспособность элементов сохраняется при изменении значения тока в них на несколько порядков;

• на коллекторах входного транзистора реализуется инверсия переменной, а на соединенных коллекторах транзисторов VT3, VT4 выполняются операции НЕ-ИЛИ.

Входные транзисторы управляются переключением тока на их входах.

Если ко входу Х₁ подключен коллектор левого насыщенного транзистора, то ток I_т замыкает­ся на него и не поступает в базу транзистора VT3, который закрывается и создает на своих коллекторах режим разомкнутых контактов.

Если ко входу Х₁ подключен кол­лектор левого закрытого транзистора, то ток I_Т втекает в базу VT3, насыщает его и обеспечивает на коллекторах режим замкнутых контактов.

Задержка распространения сигнала в элементе И²Л при токе 100 мкА составля­ет примерно 5-10 нc, мощность потребления — до 20 мкВт, работа переключения равна 0,1 пДж (например, в ТТЛШ серии КР1533 работа переключения составляет 6 пДж). Отмеченные свойства элементов И²Л и БИС на их основе придают им тех­нологичность и компактность, они имеют невысокую стоимость при большом быст­родействии.