МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
О. М. Кобяков, А. С. Опанасюк, І. Є. Бражник, О. А. Любивий
ТВЕРДОТІЛЬНА ЕЛЕКТРОНІКА.
Мікросхемотехніка
Конспект лекцій
Суми Сумський державний університет
2015
Твердотільна електроніка. Мікросхемотехніка : конспект лекцій / укладачі: О. М. Кобяков, А. С. Опанасюк, І. Є. Бражник, О. А. Любивий. – Суми : Сумський державний університет, 2015. – 109 с.
Кафедра електроніки і комп’ютерної техніки
Зміст
Перелік прийнятих скорочень……………………………… 5
Вступ…………………………………………………………...6
1Схемотехніка аналогових інтегральних мікросхем..……...8
1.1Сфера застосування і класифікація аналогових інтегральних мікросхем……………………………………8
1.2Генератори стабільного струму………………………...9
1.3Генератори стабільної напруги…………………….....13
1.4Схеми зсуву рівня постійної складової сигналу……..16
1.5Вихідні каскади аналогових інтегральних схем……..19
1.6Диференційні каскади…………………………………24
1.7Схемотехніка операційних підсилювачів………….....32
1.8Аналогові інтегральні ключі………………………..... 37
1.8.1Діодні аналогові ключі…………………………….39
1.8.2Аналогові ключі на біполярних транзисторах…...40
1.8.3Аналогові ключі на МОН-транзисторах…………42
1.9Інтегральні компаратори………………………………44
2Схемотехніка цифрових інтегральних мікросхем……… 49
2.1Загальна характеристика інтегральних
логічних елементів………………………………….... 49
2.2Принципи схемотехніки базових логічних елементів…………………………………… 56
2.2.1Потенціальні інвертори з перемиканням
базового струму………………………..…………. 57
2.2.2Потенціальні інвертори з перемиканням емітерного струму………………………………...59
2.2.3Потенціальні інвертори на МОН-транзисторних структурах…………………………………………62
2.2.3.1 Потенціальний інвертор на однотипних МОН-структурах…………………………………63
2.2.3.2 Потенціальний інвертор на комплементарних МОН-транзисторних структурах
(КМОН-транзисторах)……………………….......65
2.3Транзисторно-транзисторні логічні елементи…...…..67
2.3.1ТТЛ-елемент І–НЕ з простим інвертором………. 68
3
2.3.2ТТЛ-елемент І–НЕ із складним інвертором…......69
2.3.3Схеми базових елементів стандартних серій цифрових інтегральних схем (133 і 155)………… 72
2.3.4Інші різновиди схем ТТЛ-елементів……………..75
2.3.5Основні характеристики і параметри
ТТЛ-елементів…………………………………….76
2.4Емітерно-зв’язані логічні елементи…………………..78
2.4.1Основна схема емітерно-зв’язаного логічного елемента АБО–НЕ/АБО…........................................78
2.4.2Базовий емітерно-зв’язаний логічний елемент
АБО–НЕ/АБО………...……………………………..81
2.4.3Основні характеристики емітерно-зв’язаних логічних елементів……………………………..…..84
2.5Логічні елементи на МОН- і КМОН-транзисторних структурах……………………………………………...86
2.5.1Логічні елементи на р- канальних
МОНтранзисторних структурах………………... 87
2.5.2Логічні елементи на КМОН-транзисторних структурах…………………………………………..90
2.5.3Основні характеристики і параметри логічних елементів на КМОН-транзисторах………………..93
2.6Логічні елементи з інжекційним живленням………...95
2.7Перетворювачі рівня……………………………….......98
2.8Порівняльна характеристика різних типів
логічних елементів…………………………………...100
3 Схемотехніка комбінаційних схем на програмованих логічних матрицях……………………...102
3.1Призначення і сфера застосування………………….102
3.2Принципи побудови базової програмованої
логічної матриці……………………………………...103
Список літератури…………………………………………. 108
4
Перелік прийнятих скорочень
АІМС – аналогова інтегральна мікросхема АІС – аналогова інтегральна схема АК – аналоговий ключ
АЦП – аналогово-цифровий перетворювач БЛЕ – базовий логічний елемент ВАХ – вольт-амперна характеристика ГОН – генератор опірної напруги ГСН – генератор стабільної напруги ГСС – генератор стабільного струму ДП – диференціальний підсилювач
Ӏ2Λ – інтегральна інжекційна логіка ІЛЕ – інтегральний логічний елемент ІМС – інтегральна мікросхема ЕЗЛ – емітерно-зв’язана логіка ККД – коефіцієнт корисної дії
КМОН – комплементарний метал-оксид-напівпровідник ЛЕ – логічний елемент МОН – метал-оксид-напівпровідник
ОП – операційний підсилювач ПІ – потенціальні інвертори
ПЛМ – програмована логічна матриця ПЛІС – програмована логічна інтегральна мікросхема ПН – підсилювач напруги ССЕ – схема зі спільним емітером
СПХ – статична передавальна характеристика ТТЛ – транзисторно-транзисторна логіка
ТТЛШ - транзисторно-транзисторна логіка з діодом Шотткі ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач ЦІС – цифрова інтегральна схема
5