Schottky TTL avancé à faible consommation (74ALS / 54ALS)

Advanced Low-Power Schottky TTL (74ALS/54ALS)

Les idées de base derrière le développement du Schottky TTL (ALS-TTL) et du Schottky TTL avancé (AS-TTL).
étaient en outre d'améliorer les performances de vitesse et de consommation d'énergie des familles Schottky TTL et Schottky TTL à faible consommation respectivement. Dans les sous-familles TTL évoquées jusqu'à présent, nous avons vu que différentes sous-familles atteignaient une vitesse améliorée aux dépens d'une consommation d'énergie accrue, ou vice versa. Par exemple, le TTL de faible puissance offrait une consommation d'énergie inférieure par rapport au TTL standard au prix d'une vitesse réduite. Le TTL haute puissance, en revanche, offrait une vitesse améliorée par rapport au TTL standard aux dépens d'une consommation d'énergie accrue. ALS-TTL et AS-TTL intègrent certaines nouvelles caractéristiques 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 au LS-TTL et au S-TTL d'un facteur de 4. Les principales caractéristiques d'ALS-TTL et d'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 température 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 des temps de commutation réduits
4. ALS-TTL et AS-TTL utilisent une isolation par oxyde plutôt qu'une isolation par jonction entre les transistors. Cela conduit à une réduction de la capacité couche épitaxiale-substrat, 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 disposent tous deux d'une désactivation active du transistor de sortie de niveau BAS, produisant une meilleure tension de sortie de niveau HAUT et donc une immunité au bruit de niveau HAUT plus élevée

La figure 5.21 montre le schéma interne d'une porte Schottky TTL NAND avancée de faible puissance. Le circuit représenté est celui de l'une des quatre grilles à l'intérieur d'un NAND à quatre entrées 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 verrouillage 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 de (1 + hFE de Q1A). La tension de sortie de niveau HAUT est déterminée principalement par VCC, les transistors Q6 et Q7 et les résistances R4 et R7 et est typiquement (VCC -2) V. La tension de sortie de niveau BAS est déterminée par les caractéristiques de mise sous tension de Q5. Le transistor Q5 reçoit une commande de base suffisante via R3 et un conducteur Q3 dont la borne de base est à son tour commandée par un conducteur Q2 chaque fois que l'une ou les deux entrées sont à l'état HAUT. Le transistor Q4 fournit une désactivation active pour Q5.

Caractéristiques

Les traits caractéristiques de cette famille sont résumés comme suit: VIH = 2 V; VIL = 0,8 V; IIH = 20 A; IIL = 0,1 mA; VOH = (VCC -2) V; VOL = 0,5 V; IOH = 0,4 mA; LIO = 8 mA (74ALS) et 4 mA (54ALS); VCC = 4,5-5,5 V; retard de propagation (pour une résistance de charge de 500 hom, une capacité de charge de 50 pF, VCC = 4,5–5,5 V et une température ambiante de minimum à maximum) = 11 ns / 16 ns (max.) pour LOW-to-HIGH et 8 ns / 13 ns pour les transitions de sortie HAUT à BAS (74ALS / 54ALS); marge de bruit dans le pire des cas = 0,3 V; fan-out = 20; ICCH (pour les quatre portes) = 0,85 mA; ICCL (pour les quatre portes) = 3 mA; plage de température de fonctionnement = 0–70 ° C (série 74) et −55 à +125 ° C (série 54); produit vitesse-puissance = 4,8 pJ; fréquence maximale de bascule de bascule = 70 MHz.