Интегрально-инжекционная логика

Упрощенная схема И2Л инвертора

Интегрально-инжекционная логика (ИИЛ, И2Л, И3Л, I2L) — технология построения логических элементов на биполярных транзисторах. Интегрально-инжекционная логика появилась в 1971 г.

Принцип работы

ИИЛ является развитием технологии НСТЛ (логика с непосредственными связями между транзисторами, которая в иностранной литературе называется MTL — Merged Transistor Logic или DCTL — Direct-Coupled Transistor Logic). В свою очередь, НСТЛ можно рассматривать как крайний вариант РТЛ, в котором отсутствуют резисторы между выходом (коллектором) NPN транзистора и входом (базой) следующего.

ИИЛ не является разновидностью транзисторно-транзисторной логики. В основе логики ИИЛ лежит использование «особых» транзисторов с объединённой базой. Эти транзисторы не способны проводить ток из-за нехватки носителей зарядов в базе. Поэтому рядом с транзистором находится «инжектор» — электрод, «инжектирующий» заряд в базу. При этом транзистор как бы включается и может выполнять полезную работу.

При проектировании микросхем ИИЛ основную роль отводят именно инжекторам. Эмиттеры, как правило, соединены — ими является подложка микросхемы. На поверхности кристалла находятся только базы, а на базах коллекторы. Таким образом, ИИЛ-транзистор по размеру (если не считать инжектора) меньше МОП-транзистора. Причём один инжектор может использоваться для многих транзисторов.

Достоинства и недостатки

Преимущества таких ИМС:

• Высокая степень интеграции
• Малое потребление энергии на одно переключение ~ 1/10¹²Дж.
• Низкое напряжение питания: 1-3 В.

К недостаткам относят:

• Максимальные рабочие частоты до 50 МГц

Хотя логические уровни ИИЛ очень близки («Ноль»: 0,2 В, «Единица»: 0,7 В) схемы ИИЛ имеют высокую устойчивость к шуму, поскольку управляются током, а не напряжением.

Преимущества ИИЛ: высокая экономичность, высокое быстродействие, высокая плотность транзисторов на кристалле (иногда выше, чем МОП), иногда меньшая стоимость, чем у устройств, построенных по принципам других логик.

Применение

В СССР выпускались микропроцессорные наборы серий К582 и К584 на основе технологии ИИЛ. Также выпускались серии микросхем памяти К558 и К541 небольшой ёмкости, которые благодаря встроенным преобразователям уровней были совместимы с ТТЛ.

См. также

• Логические элементы

Литература

• Хвощ С. Т., Смолов В. Б., Белоус А.И. Инжекционные микропроцессоры в управлении промышленным оборудованием. — Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. — 182 с.