Clasificación de circuitos integrados bipolares.
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Clasificación de circuitos integrados bipolares.
Se desarrollaron circuitos integrados bipolares basados en transistores planos de silicio. Los primeros son los circuitos integrados de lógica digital bipolar. En el desarrollo de los circuitos integrados de lógica digital, han aparecido muchos tipos diferentes de formas de circuitos. Los circuitos integrados bipolares comunes se pueden clasificar de la siguiente manera.
El circuito DCTL es el primer tipo de circuito integrado de lógica digital bipolar, que no resulta práctico debido al grave problema de "arranque de corriente" (ver circuitos lógicos de resistencia-transistor). El circuito RTL es el primer circuito integrado bipolar con valor práctico. Los primeros sistemas lógicos digitales utilizaban circuitos RTL, que luego limitaron la velocidad de conmutación debido a la presencia de resistencias en el bucle de entrada de la base. Además, el rendimiento antiinterferencias del circuito lógico RTL es deficiente y la carga no puede ser mucha cuando se usa, por lo que se elimina. El circuito lógico resistencia-capacitancia-transistor (RCTL) se propone para mejorar la velocidad de conmutación del circuito RTL, es decir, se conecta un condensador en paralelo con la resistencia del circuito RTL. De hecho, no se han desarrollado circuitos RCTL. El circuito DTL se propone después del circuito RTL para mejorar la capacidad antiinterferencia del circuito lógico. El circuito DTL utiliza diodos de cambio de nivel en la línea y la capacidad antiinterferencia se puede ajustar según la cantidad de diodos de cambio de nivel. El diodo de cambio de nivel del circuito DTL de uso común se forma conectando dos diodos de silicio en serie, y su capacidad antiinterferencia se puede mejorar a aproximadamente 1,4 voltios (consulte el circuito lógico de diodo-transistor). Los circuitos HTL se derivan de los circuitos DTL. El circuito HTL utiliza un diodo Zener conectado de forma inversa en lugar del diodo de cambio de nivel del circuito DTL para aumentar el umbral del circuito a aproximadamente 7,4 voltios (consulte Circuitos lógicos de umbral alto). La lógica de umbral variable (VTL) es otra variante de la familia de circuitos DTL. La lógica de umbral (TLC) es un término general para los circuitos lógicos HTL y VTL. El circuito lógico TTL evolucionó a partir del circuito lógico DTL y se desarrolló con éxito en 1962. Para aumentar la velocidad de conmutación y reducir el consumo de energía del circuito, el circuito TTL ha pasado por tres generaciones de mejoras en la forma del circuito en la estructura de la línea (ver circuitos lógicos transistor-transistor).
Los anteriores son todos circuitos saturados. Mientras se explora más a fondo para aumentar la velocidad de conmutación del circuito saturado, se descubre que el efecto de almacenamiento del exceso de portadoras del transistor es un obstáculo muy importante. El fenómeno de almacenamiento es causado esencialmente por el exceso de portadoras en el proceso de conmutación del circuito. Para aumentar la velocidad de conmutación del circuito, además de reducir la capacitancia de la unión PN del transistor, o intentar acortar la vida útil de las portadoras sobrantes, es necesario reducir y eliminar el fenómeno de almacenamiento de portadoras en el transistor. A finales de los años 1960 y principios de los 1970, la gente empezó a utilizar el conocido efecto Schottky en los circuitos integrados. Se prepara un diodo de barrera Schottky en el circuito TTL y se conecta en paralelo a la base y al colector del transistor original, de modo que el tiempo de conmutación del transistor se reduce a aproximadamente 1 nanosegundo; la puerta TTL con sujeción de diodo de barrera Schottky. El tiempo de retardo de transmisión promedio del circuito es de 2 a 4 nanosegundos.
La lógica de diodo-transistor-transistor de barrera Schottky (STTL) pertenece a la tercera generación de circuitos TTL. Utiliza un método de sujeción de diodo de barrera Schottky en la línea para hacer que el transistor esté en un estado de saturación crítico, eliminando y evitando así el efecto de almacenamiento de la portadora. Al mismo tiempo, la introducción de una derivación de transistor en la base del circuito TTL y el inversor de la etapa de salida del inversor puede mejorar las características de la puerta NAND. El triodo tiene un diodo de barrera Schottky, que puede evitar entrar en la región de saturación y tiene un rendimiento de alta velocidad. El tubo de salida más una derivación pueden mantener el nivel de antisaturación de la inversión de la etapa de salida. Este tipo de circuito integrado bipolar ya no es un circuito integrado saturado, sino otro tipo de circuito integrado antisaturado con una velocidad de conmutación mucho más rápida.
La lógica de emisor acoplado (ECL) es una lógica de modo actual (CML). Este es un circuito de conmutación actual. El transistor del circuito funciona en un estado no saturado y la velocidad de conmutación del circuito es varias veces más rápida que la del circuito TTL habitual. El circuito lógico ECL aumenta la velocidad de conmutación del circuito a aproximadamente 1 nanosegundo, superando con creces los circuitos TTL y STTL. La aparición de los circuitos ECL ha llevado los circuitos integrados bipolares al rango de circuitos de ultra alta velocidad.
La lógica de inyección integrada (I2L), también conocida como lógica de transistores fusionados (MTL), se desarrolló en la década de 1970. Entre los circuitos integrados bipolares, los circuitos I2L tienen la mayor densidad de integración.
El circuito lógico de estructura de tres capas (3TL) es una mejora de los circuitos I2L fabricados en China en 1976. Lleva el nombre de una estructura de tres capas. El circuito lógico 3TL utiliza un tubo NPN como fuente de corriente y el tubo de salida utiliza metal como colector (PNM), que es diferente de la estructura I2L.
Los circuitos lógicos múltiples (DYL) y los circuitos lógicos de doble capa (DLL) son nuevos circuitos lógicos desarrollados con éxito en China en 1978. El circuito lógico DYL es una puerta Y-OR lineal, que puede realizar simultáneamente funciones de lógica de conmutación y procesamiento de lógica lineal. El circuito DLL implementa la función lógica del circuito mediante la conversión interna de la información dual de los circuitos lógicos ECL y TTL.
Además, durante el desarrollo de los circuitos integrados bipolares, surgieron muchos otros tipos de circuitos. Por ejemplo, lógica de función de emisor (EFL), lógica de transistor complementario (CTL), lógica de corriente constante complementaria resistente a la radiación (C3L), lógica escalonada de corriente (CHL), lógica de tres estados (TSL) y lógica sin umbral ( NTL), etc.