LOGIQUE COMBINATOIRE: Schottky TTL avancé à faible puissance (74ALS / 54ALS)

Schottky TTL avancé à faible puissance (74ALSxx / 54ALSxx)

Les idées de base derrière le développement du Schottky TTL avancé de faible puissance (ALS-TTL) et du Schottky TTL avancé (AS-TTL) discutées dans la section 5.3.8 étaient encore d'améliorer la vitesse et les performances de consommation d'énergie du Schottky basse puissance Familles TTL et Schottky TTL respectivement. Dans les sous-familles TTL discutées jusqu'à présent, nous avons vu que différentes sous-familles ont atteint une vitesse améliorée au détriment d'une consommation d'énergie accrue, ou vice versa. Par exemple, le TTL de faible puissance offrait une consommation d'énergie inférieure à celle du TTL standard au prix d'une vitesse réduite. Le TTL haute puissance, d'autre part, offrait une vitesse améliorée par rapport au TTL standard au détriment d'une consommation d'énergie accrue. ALS-TTL et AS-TTL intègrent certaines nouvelles fonctionnalités de conception de circuits et technologies de fabrication pour améliorer les deux paramètres. ALS-TTL et AS-TTL offrent une amélioration du produit vitesse-puissance respectivement par rapport à LS-TTL et S-TTL par un facteur de 4. Les principales caractéristiques de ALS-TTL et AS-TTL sont les suivantes:

1. Tous les transistors saturants sont bloqués à l'aide de diodes Schottky. Cela élimine pratiquement le stockage d'une charge de base excessive, réduisant ainsi considérablement le temps de coupure des transistors. L'élimination du temps de stockage des transistors fournit également des temps de commutation stables sur toute la plage de températures de fonctionnement.
2. Les entrées et sorties sont bloquées par des diodes Schottky pour limiter les excursions négatives
3. ALS-TTL et AS-TTL utilisent l'implantation ionique plutôt qu'un processus de diffusion, ce qui permet l'utilisation de petites géométries conduisant à des capacités parasites plus petites et donc à des temps de commutation réduits.
4. ALS-TTL et AS-TTL utilisent l'isolement d'oxyde plutôt que l'isolement de jonction entre les transistors. Cela conduit à une capacité épitaxiale couche-substrat réduite, ce qui réduit encore les temps de commutation.
5. ALS-TTL et AS-TTL offrent une tension de seuil d'entrée améliorée et un courant d'entrée de bas niveau réduit.
6. ALS-TTL et AS-TTL sont tous deux dotés d'une coupure active du transistor de sortie de niveau BAS, produisant une meilleure tension de sortie de haut niveau et donc une immunité au bruit de haut niveau plus élevée.

Figure 5.21 Porte NAND dans l'ALS-TTL.

La figure 5.21 montre le schéma interne d'une porte NAND Schottky TTL basse consommation avancée. Le circuit représenté est celui de l'une des quatre grilles à l'intérieur d'un quad NAND à deux entrées (type 74ALS00 ou 54ALS00). Le transistor d'entrée multi-émetteur est remplacé par deux transistors PNP Q1A et Q1B. Les diodes D1A et D1B fournissent un serrage d'entrée aux excursions négatives. La mise en mémoire tampon offerte par Q1A ou Q1B et Q2 réduit le courant d'entrée de niveau BAS d'un facteur (1 + hFE de Q1A. La tension de sortie de haut niveau est principalement déterminée par VCC, les transistors Q6 et Q7 et les résistances R4 et R7 et est généralement (VCC −2) V. La tension de sortie de niveau bas est déterminée par les caractéristiques de mise sous tension de Q5. Le transistor Q5 obtient un entraînement de base suffisant via R3 et un Q3 conducteur dont la borne de base est à son tour pilotée par un Q2 conducteur chaque fois que les deux ou les deux les entrées sont HAUT Le transistor Q4 fournit une coupure active pour Q5.

Les caractéristiques:

Les caractéristiques de cette famille se résument comme suit: V_ih= 2 V; V_il= 0,8 V; I_ih= 20 A; I_il= 0,1 mA; V_oh= (V_cc=-2 V; V_ol= 0,5 V; I_oh= 0,4 mA; I_ol = 8 mA (74ALS) et 4 mA (54ALS); V_cc= 4,5 5,5 V; retard de propagation (pour une résistance de charge de 500 Ohm, une capacité de charge de 50 pF, V_cc= 4,5 5,5 V et une température ambiante de minimum à maximum) = 11 ns / 16 ns (max.) pour BAS à HAUT et 8 ns / 13 ns pour les transitions de sortie HAUT à BAS (74ALS / 54ALS); marge de bruit la plus défavorable = 0,3 V; fan-out = 20; I_cch(pour les quatre portes) = 0,85 mA; I_ccl (pour les quatre portes) = 3 mA; plage de températures de fonctionnement = 0–70 ° C (série 74) et −55 à +125 ° C (série 54); produit vitesse-puissance = 4,8 pJ; fréquence maximale de basculement de bascule = 70 MHz.