高速双极型逻辑集成电路——ECL、TTL近况

前言 随着电子数字设备在高速大容量方面不断提出新的要求,对单元逻辑电路速度要求也越来越高。半导体集成工艺技术的飞速发展,已使毫微秒、亚毫微秒逻辑电路的生产和使用成为现实可能。 当前,双极型晶体管逻辑电路主要仍然是分饱和型和非饱和型两大类。市埸大量供应的半导体逻辑集成电路基本型式有:(1)二极管-晶体管逻辑电路(DTL),(2)晶体管-晶体管逻辑集成电路(TTL),(3)射极耦合电流开     

晶体管电流开关线路

本文对高速电流开关线路作了分析,给出直流设计准则及实验结果。提出了一些改进的线路。这些改进线路大大地降低了对元件和电源电压的严格容差要求,此外还减少了元件数量和电源电压种类。对单一型晶体管和互补型晶体管电流开关线路进行了直流分析。讨论了各种类型线路的设计公式和驱动倍数。详细地研究了电流开关线路的瞬态过程。结果指出:限制每级最小延迟的因素是射基电容以及输入上升时间,晶体管的固有频率响应。对于由电流开关作成的半加器线路和发生器线路作了介绍。     

微处理器走向何方?

CMOS的回归 众所周知,计算机的逻辑电路元件是晶体管,晶体管分为双极晶体管和场效应晶体管两种。 微处理器中的逻辑元件主要采用的是MOS—FET,MOS—FET又分为n沟道MOS—FET和p沟道MOS—FET两种。 ECL(Emitter Coupled Logic,射极耦合逻辑)是差分放大器的一种。由于是让晶体管工作在有源区,所以开关速度非常快,一直是超级计算机所采用的一种电路。但是,因为有源区总有电流流动,所以电耗比较大。在采用ECL电路的超级计算机中,必须在各个处理器单元安装水冷装置,以控制处理器的温度升高。 在MOS的逻辑电路方面,现在的主流是将p—MOS和n—MOS互补组合起来     

MOS场效应晶体管微功率互补邏辑电路

MOS场效应晶体管在主要要求低功率损耗的宇宙航行和便携式数字设备中使用极有希望。本文介绍了基本的MOS器件并详细讨论了MOS互补逻辑电路。     

二极管-电流开关高速逻辑元件

引言为了提高晶体管的开关速度,希望晶体管线路接成共基极形式,而且使之不进入饱和区。另外,为使线路对收集结势垒电容和线路杂散电容充电时间减到最小,必须使线路讯号幅度减至最小。二极管网络可以完成逻辑操作,而且也很经济。但由于二极管是一种无源器件,在操作     

采用共基极晶体管和隧道二极管的高速逻辑线路

引言晶体管与隧道二极管的组合提供了充分利用每种器件最大的优点来实现高速计算机线路的可能性。当这些器件互相取长补短时,就能够获得很好的性能.而单靠一种器件要获得这些性能就必然极为复杂或提出非常高的容差要求。在高速开关应用中.为了电流增盆而采用晶体管时,不管晶体管以何种方式工作,都将不可避冤地减慢线路的工作速度。共基极线路没有电流增益的能力,因而是最快的一种工作     

电网在畸变工作状态下电力设备的附加损耗及使用年限的计算

<正> 电网中产生功率损耗的主要元件是变压器、电容器和线路,当它们工作在畸变状态时,由于电网中存在着逆序电流和高次谐波电流,因而要在电力设备中产生附加的功率损耗。附加功率损耗一方面造成能源的浪费,另一方面使设备的温升升高,从而使其使用年限缩短。因而量化分     

IGBT将是实现中国十一五规划能源消耗降低20％的关键——2007慕尼黑上海电子展展前巡礼

<正>中国“十一五”规划已明确提出：单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末要降低20％左右。由于电力是目前中国主要的工业能源,因此,要实现国家的这一宏大生态目标,关键就是要有效降低工业生产过程中那些需要大电流和高电压的应用的功耗,如,交流电机控制、逆变器、UPS电源、电梯或辅助传动设备、机车与列车用电源、以及供暖系统传动装置等工业自动化应用。所有这些交流控制应用都需要一个能够产生大电流和高电压的核心功率器件,目前,市场上的核心功率器件主要有MOSFET半导体场效应晶体管、双极型功率晶体管和绝缘栅双极型功率晶体管IGBT。只有绝缘栅双极型功率晶体管IGBT集MOSFET场效应晶体管的高速性能和双极型功率晶体管的低电阻性能于一体,具有电压型控制、输入阻抗大、驱动功率小、安全工作区大等优点,因此,能否有效地降低IGBT开关元件的功耗也就成为实现中国“十一五”规划能源消耗总目标的关键之一。在即将于上海举行的2007年慕尼黑电子展上,当今最领先的IGBT器件供应商,如,三菱电机、塞米控、富士电机和英飞凌半导体等领先企业将为广大的中国机电产品设计师带来他们开发的最新IGBT产品。例如：三菱电机公司将带来其第五代高性能、小型化、低损耗智能功率模块(IPM)。英飞凌科技公司将带来专为牵引驱动而优化的全新IHM／IHV B系列IGBT功率模块和全新紧凑型PrimePACKTM IGBT模块系列。借助全新IHM／IHV B系列IGBT功率模块,用户可设计出能够在严酷的环境下正常工作,全面满足大负荷与温度循环要求的高效功率变频器。与同等尺寸的传统变频器相比,基于这种全新高功率模块设计的变频器的功率可提高50％。同时,因为IHM/IHV B模块优良的热性能,运用它设计的变频器的输出电流在典型的工况下可以使得输出电流的能力提高50％,英飞凌还将这种模块的最小贮存温度从先前-40℃降低至-55℃。IHM／IHV B系列模块与成熟IHM-A系列产品完全兼容,这能够让用户在不改变产品结构的情况下,进行更新换代。除改进热阻性能外,全新B系列模块还可满足一些要求非常苛刻的应用。英飞凌为IHM/IHV B设计了碳化硅铝(AlSiC)基板,与氮化铝衬底结合使用,可将热循环能力提高10倍。     

ACP电阻耦合开关线路的设计

在“先进的线路計划”中发展了一种硅晶体管的直接耦合邏辑线路。硅晶体管在集-基极“二极管”中具有足夠的电場梯度,它允許在正向偏压条件下高速工作。电流开关技术提供了合适的控制电平,使得晶体管能在不牺牲高速度的区域内工作。在这个区域中工作,可以得到线路的簡化并且只有很低的功率损耗。对于組合状态的器件作了定义。描述了邏辑线路和功率放大器装置的設計技术。功率驅动和傳輸线驅动线路中采用了鍺隧道二极管。为测量延迟时間,組成含有424个线路的模型。发现ACP线路(为这类线路所取的名称)能在3.2毫微秒内完成两級邏辑作用。     

如何设计DC-DC转换器(第一部分)

功率晶体管日益成为将直流电由一种电压变成另一种电压的有效器件。功率晶体管也可用来产生功率设备所要求的任何频率的交流电。 晶体管较之旋转转换器和振动器有着许多优越性。晶体管电路体积小、效率高,并且没有活动的部分,因此也就更可靠,更坚牢耐用。 一个具有矩形磁滞迴线的开关变压器和一对晶体管是构成简单转换器的主要组成部分(见图1)。当电流稍不平衡时,开关就启动。假若Q_1稍为通导(各点皆为正),反馈就使Q_2关闭,而Q_1则转为饱和状态。集电极电流一直     

高速射极电流开关

本文先对晶体管开关技术作了简要的讨论,指出了射极电流开关在速度和稳定性方面的优越性。给出了典型晶体管的参数,并注意到高速开关线路中二极管的特性。然后详细地分析了射极电流开关,并根据分析结果列出了设计这种线路的一套原则。用一个方波发生器、一个脉冲形成线路和一个运用在高达80兆赫的计数器作为例子来说明电流开关技术的潜力。上述线路全都采用了OC 170型晶体管。     

集成注入逻辑的现在和将来

引言在一九七二年的国际固态电路会议上,有两篇论文讨论了一种新型的双极型逻辑电路。这种电路中把多收集极的纵向N-P-N晶体管作为反相器,而把横向P-N-P晶体管电流源作为负载。这种新颖的逻辑叫做集成注入逻辑(Integrated Injection Logic(I~2L)),或者叫做兼饼晶体管逻辑(Merged Transistor Logic(MTL))。这种电路在小的和中等的电流下,封装密度高,速度-功率乘积小。在具有低速度-功率乘积的I~2L门方面和在I~2L的片子上还含有其它类型的逻辑和模拟电路方面又获得了进一步的发展。本文专门讨论I~2L门工艺的现状。在简短地叙述I~2L的基本结构以后,将介绍生产低速     

多射极晶体管

在制造硅晶体三极管以及固体线路的平面过程中,发现了一种新器件,叫做多射极晶体管。这种器件可以用在计算机中作为逻辑门以及耦合元件,它较通用的直接耦合的晶体管线路容易设计,并且在同样的工作速度下较二极管-晶体管逻辑所需要的功率小。     

高压小电流恒流源

晶体管恒流源虽然曾以许多典型线路的形式广泛应用于测量仪器设备中,但是由于晶体管调整器件限制,要求输出电压范围宽,负载电流小,稳定度高的恒流源,还很难于实现。本文介绍的是利用逆变器原理构成的2500伏、1mA(或0.1mA)高稳定度恒流源。逆变器的种类很多。从线路结构上可分为单管逆变器、推挽逆变器和桥式逆变器。从工作原理上又可分为电感储能式和变压器耦合式两种。为了适应于恒流源输出阻抗高的要求,利用电感储能式逆变器输出阻抗高的特点做恒流源要比其它形式的逆变器更为合适。根据电感储能式逆变器原理可知,当开关管饱和导通时,直流输入电压 V_(in)加到逆变变压器初级电感线圈 L_P 两端,线圈中     

晶体管计算机的无触点继电保护

引言在晶体管计算机使用的低压大电流的调节电源中,继电保护问题迄今尚未完满解决。由于熔断丝承受振动性能很坏及因热堕性而使切断的延续时间较长,又由于电磁式有触点继电器经常承受机械的和电弧的磨损而接触不良,反应的速度较慢,以致电源系统的工作可靠性不能得到保证。目前,许多国外文献推荐和介绍了关于用磁放大器元件或晶体管放大器作成的无触点继电器的过载、过压和欠压保护线路。这样的线路坚固、可靠、灵敏,是解决晶体管计算机调节电源继电保护问题的较佳方案,因而也成为最有发展前途的过载保护方案。本文是根据主要参考文献[1]、[2]和试验结果编译而成,文中将介绍两种保护线路形式——全磁式和磁晶结合式,并阐述其工作原理及实验结果。     

射极跟随器的瞬态响应

射极跟随器作为逻辑或功率驱动器应用时,在输出波形中常常碰到振荡或大的过冲的麻烦。在图1这种情况下,负载网络中的相移加上晶体管中的相移就足可以使射极跟随器的输入阻抗形成一个负实部分。为此,我们采用示于图2的简化等效线路,在该线路里集极电流发生器α_(fe)I_b 是按最小的相位关系假设的。输入阻抗可写为:     

晶体管推挽逻辑

本文介绍一种已经研制成的互补线路。由于两个晶体管的收集极速结在一起,故该线路类似干电子管推挽线路。这种线路的特点是具有很高的扇入因数和扇出因数,低的功率损耗,以及仅为晶体管所限制的速度。这种线路可以在同一系统中用作“非一与”门或“非一或”门。每种罗辑操作是靠元件间适当的速结来实现的,并且两种罗辑操作的配合不需要移动电平。     

电流型二极管逻辑元件(上)

本文介绍 NGR-315数据处理系统的逻辑系统,它是由电流开关式的与—或门和饱和式晶体管反相器组成的。介绍了逻辑元件的简图,定性地讨论了电路的工作原理。NGR-315数据处理系统的逻辑系统包括四种主要插件,即:1)逻辑驱动器,2)功率驱动器,3)双相驱动器,4)触发器。文中概述了它们的工作原理以及它们的设计程序。文中指出电流型逻辑电路比其它系统有更多的优点并做了说明。对最后所选定的插件电路与在选择过程中曾考虑过的一些电路进行了比较。     

磁心存储器的晶体管线路

一、引言由于晶体管的可靠性高,而且功率损耗小,所以它很适用于计算机线路中。计算机的大部份线路都已经用晶体管替换了真空管。但是直到最近,市面上还没有一种晶体管,能用来产生驱动矩形回线的矩阵磁心存贮器的脉冲电流,而且仍能工作在制造厂给出的最大极限值之内。     

采用等平面隔离工艺Ⅱ的一千兆赫集成电路计数器

对正弦输入的响应频率能够超过一千兆赫的数字逻辑电路,要求每一开关点的转换时间小于500微微秒。利用先进的等平面隔离工艺,得到 f_T=4千兆赫的晶体管和大约300微微秒的芯片门延迟,就有可能设计出重复频率超过一千兆赫的触发器。为了达到希望的速度性能,必需将最新工艺与合适的电路技术相结合。输入频谱非常宽,专门考虑了器件在自动测