Технологические процессы изготовления микросхем
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
л равный
БК1+UБЭ2 = 0,6+0,7 = 1,3 В
Следовательно, транзистор VT2 будет закрыт. Находим ток I1
1 = (E-UA)/R1 = (5-0,8)/10103 = 0,00042 = 0,42 мА
Расiитаем величины токов I2 и I4, протекающих через резисторы R2 и R4. Так как транзистор VT2 закрыт, то через R2 протекает ток базы транзистора VT3, транзистор открыт, и напряжение на его базе будет равно UБ3 = 0,7В. Находим ток I2 = IБ3.
2 = (E-UБ3)/R2 = (5-0,7)/8000 = 0,000537 = 0,537 мА
Заметим, что транзистор VT5 при этом закрыт, так как исходя из раiетов приведенных выше, при различных входных уровнях (1 и 0, или 0 и 1) на эмиттерах транзистора VT4, транзистор VT5 закрыт.
Предположим, что транзистор VT3 находится в режиме насыщения. По условию напряжение открытого транзистора UКЭ3 = UВых = 0,1 В, тогда
4 = (E-UКЭ3)/R4 = (5-0,1)/8000 = 0,00612 = 6,12 мА
Низкое напряжение на коллекторе транзистора VT3 (и VT5) соответствует логическому нулю на выходе схемы. Через коллектор транзистора VT3 протекает ток
К3 = I3+Iвых = 0,00612+0,001 = 0,00712 = 7,12 мА
Сравним токи IБ3B и IК3.
Б3B = 0,53710-350 = 26,8510-3 = 26,85 мА
Так как IБ3B > IК3, то действительно транзистор находится в режиме насыщения.
При входной комбинации 1110 схема будет работать аналогично варианту 1101, так как эмиттеры транзистора VT4 одинаковы и равнозначны.
Расiитаем мощности, потребляемые микросхемой для каждой комбинации. Раiет произведем по формуле
P = E(I1+I2+I3+I4).
Для первой комбинации P = 5(0,37+0,612+0,525+0,04)10-35 = 7,73510-3 Вт = 7,735 мВт
Для второй комбинации P = 5(0,42+0,537+0,525+6,12)10-35 = 38,0110-3 Вт = 38,01 мВт
Для третьей комбинации P = 5(0,37+0,612+0,525+0,04)10-35 = 7,73510-3Вт = 7,735 мВт
Таблица 1 - Значения токов и мощностей, полученных в результате раiетов
Входная комбинацияТоки, мАПотребляемая мощность, мВтВх 1Вх 2Вх 3Вх 4I1I2I3I411010.3700.6120.5250.0407.73501100.4200.5370.5256.12038.01011100.3700.6120.5250.0407.74
Для раiетов размеров резисторов, которые будем определять ниже, выделим каждый из токов, имеющих максимальное значение, и запишем в таблицу 2. Затем вычислим мощности, рассеиваемые на резисторах, по формуле
PRi = I2iRi
Таблица 2 - Максимальные мощности резисторов
Максимальный ток, мАМощность резистора, мВтI1I2I3I4PR1PR2PR3PR40.4200.6120.5256.1201.7642.9962.20529.963
Составим таблицу истинности. В схеме 4 входа, поэтому возможны всего 24 = 16 комбинаций входных сигналов.
Помня о том, что логической единице на входе соответствует уровень не менее 3 В, а логическому нулю 0,1 В, проанализируем работу схемы. Сразу же поставим 1 с троке для комбинаций 1101, 1110 и 0 для комбинации 0110, так как анализ для этих случаев уже проведен. Заметим, что выходное напряжение будет иметь низкий уровень (логический 0) во всех случаях, когда транзистор VT5 открыт. Это имеет место, если транзистор VT2 закрыт, а это, в свою очередь, произойдет только тогда, когда ток I1 будет протекать влево через один или два эмиттера транзистора VT1. Таким образом, всем входным комбинациям, имеющим хотя бы один нуль на входах 1 и 2, выходной сигнал соответствует логическому нулю.
Вторым условием открытия транзистора VT5 протекание тока I3 влево по одному или двум эмиттерам транзистора VT4. Следовательно, всем комбинациям, имеющим хотя бы один нуль на входах 3 и 4, выходной сигнал соответствует логическому нулю.
Таблица 3 - Таблица истинности для рис. 1
№КомбинацияВыходВходы1234000000100010200100300110401000501010601100701110810000910010101010011101101211001131101114111011511110
Таким образом, логическая единица на выходе соответствует только трём входным комбинациям: 1100, 1101 и 1110
2. Топология ГИМС
Для определения размеров резисторов находим их коэффициент формы
фi = Ri/Rs
В нашем случае материалом является нитрид тантала с удельным поверхностным сопротивлением Rs = 400 Ом/квадрат. Результаты заносим в таблицу 4.
Раiет длины резистора проводим по формуле
Ширина резистора определяется как
bi = li/Kфi
Результаты заносим в таблицу 4. Так как ширина резисторов R1, R2 и R3 получилась менее 0,2 мм, то принимаем их ширину равной 0,2 мм и переiитаем их длину. Длину резистора R4 округляем до 1,45 мм и переiитаем его ширину. Новые результаты занесём во вторую строку таблицы 4.
Таблица 4 - Размеры пленочных резисторов
R1R2R3R4Kф1l1, ммb1, ммKф1l1, ммb1, ммKф1l1, ммb1, ммKф1l1, ммb1, ммРаiетн.251.2120.048201.4130.071201.2120.06121.4130.707Окончательное значение255.000.200204.0000.200204.0000.20021.4500.725Определим площадь, занимаемую резисторами.
SR = SR1+ SR2+ SR3+ SR4 = 1+0,8+0,8+1,05 = 3,65 мм2
Навесные элементы с указанием их размеров приведены на рисунке 4.
Площадь, занимаемая навесными элементами, равна
S = SVT1+ SVT2+ SVT3+ SVT4 = 2,25+2,25+1+1 = 6,5 мм2.
Общая площадь, занимаемая плёночными резисторами и навесными элементами, равна 10,15 мм2. Учитывая площадь соединений, промежутки межд