SN51xx

   Интегральные схемы резисторно-конденсаторной транзисторной логики широко применяются в тех цифровых аэрокосмических устройствах, которые не требуют большого быстродействия и допускают работу с частотой синхронизации до 500 кгц. При этом мощность, потребляемая такими системами, получается относительно небольшой, что имеет существенное значение для ряда космических применений.

   "Боб Кук разработал первую серию монолитных схем Texas Instruments, 51, для Optical Aspect Computer спутника IMP (Interplanetary Monitoring Probe). SN510 и SN514 были первыми микросхемами, запущенными в космос на этом спутнике в 1963 году" - 1962 - Apollo Guidance Computer Commits to use ICs

Nasa Technical Note. The use of solid circuits in satellite instrumentation

   Цифровые интегральные схемы резисторно-конденсаторной транзисторной логики 51-й серии фирмы Texas Instruments были разработаны в 1962-1964гг.

   Все схемы 51-й серии используют одну и ту же главную матрицу интегральных компонентов и отличаются только картиной пленочных алюминиевых соединений. Изоляция компонентов выполняется методом трехкратной диффузии, причем резисторы изготовляются во время коллекторной диффузии.

   Изготовление главных матриц интегральных схем 51-й серии является общим процессом для всех типов схем, благодаря чему потребность в масках, необходимых для производства схем, резко снижается, так как только маски алюминиевых соединений отличаются для разных типов схем.

    Главная матрица 51-й серии содержит:
   1) семь n-p-n транзисторов, имеющих при 25° С типичное усиление по постоянному току в схеме с общим эмиттером, равное 40, напряжение пробоя коллектор-эмиттер больше 9 в, коллекторно-эмиттерное напряжение в режиме насыщения 0,3 в при токе 1 ма;
   2) семь диодов, имеющих при 25° С емкость 4 пф, прямое напряжение 0,7 в при прямом токе 1 ма, допустимое обратное напряжение 50 в;
   3) три резистора с 4 отводами каждый, обеспечивающими получение сопротивления от 1000 до 5000 ом через 1000 ом. Эти резисторы используются в качестве коллекторных нагрузочных резисторов;
   4) два конденсатора емкостью по 120 пф, образованных смещенными в обратном направлении p-n переходами. Максимальное обратное напряжение составляет 8 в. Обычно эти конденсаторы применяются как входные конденсаторы в схемах триггеров и одновибраторов, а также в импульсных схемах;
   5) шесть резисторно-конденсаторных групп, имеющих один общий вывод. Каждая такая группа состоит из диффузионного резистора сопротивлением 20 ком и конденсатора емкостью 50 пф, образованного смещенным в обратном направлении p-n переходом, и обычно используется во входной цепи схем резисторно-конденсаторной транзисторной логики 51-й серии.

В 1966 году оптовая цена на микросхемы этой серии составляла от 15 до 20 долларов за штуку, в зависимости от типа.

Типичные стандартные цифровые интегральные схемы РКТЛ 51-й серии фирмы Texas Instruments показаны на рисунке

Максимальное разветвление на выходе по постоянному току, показанное на рисунке, указывает сколько входов клапанов и входов установки S, сброса R и предварительной установки PS триггеров может быть подсоединено к данному выходу. В тех случаях, когда одновременно есть выход с коллекторного резистора и с эмиттерного повторителя, возможно комбинированное подсоединение нагрузок на оба выхода; при этом одна нагрузка на коллекторном выходе эквивалентна пяти нагрузкам на выходе эмиттерного повторителя. Вход СР стробирующего импульса, подаваемого на R-S триггеры SN510 и SN511, представляют собой единичную нагрузку по переменному току, эквивалентную примерно 100 пф. При частоте стробирующих импульсов менее 500 кгц каждая схема 51-й серии, формирующая эти импульсы, может иметь максимальное разветвление на любом выходе по переменному току — 5. Если же частота стробирующих импульсов выше 500 кгц, то для их формирования нужно использовать интегральные схемы, имеющие выходы с эмиттерных повторителей, максимальное разветвление на выходе у которых по переменному току по-прежнему будет равно 5.

В некоторых случаях требуется одновременное подсоединение нагрузок постоянного и переменного тока.

Если выход интегральной схемы нагружен на максимальное количество нагрузок переменного тока (5), то он может одновременно иметь разветвление на выходе по постоянному току в размере 60% от максимальной величины. Максимальное объединение на входе у отдельных схем 51-й серии составляет 6, однако оно может быть увеличено еще на 6 путем подсоединения к выходу нужного клапана выхода клапана SN512, у которого коллекторное напряжение не подается и коллекторный резистор оказывается благодаря этому невключенным.

Схемы 51-й серии рассчитаны на работу в широком диапазоне питающего напряжения от +3 до +6 в. Напряжение +3 в обеспечивает работу при минимальном потреблении мощности около 2 мет на каждый клапан, находящийся во включенном состоянии. При напряжении питания +6 в достигается увеличение быстродействия при увеличении рассеиваемой мощности до 7 мет на каждый включенный клапан. Нормальный рабочий диапазон температур для схем 51-й серии составляет от —55 до +125° С.
Минимальный запас от помех на постоянном токе получается при +125° С для «0» уровня и составляет около 0,25—0,27 в. Удачным является то, что выходной импеданс возбуждающего клапана в этом случае является низким (что затрудняет возникновение помех). Запас от помех на переменном токе получается минимальным при напряжении питания +6 в и окружающей температуре + 125° С.

Технические данные интегральных схем 51-й серии :

(1) - так в справочнике! (К.)

Кроме того, фирмой Texas Instruments была выпущена серия цифровых интегральных схем РКТЛ серии 51R, отличающихся повышенной надежностью и предназначенных специально для аэрокосмических применений. Повышенная надежность этих схем достигалась за счет введения дополнительного контроля в процессе изготовления и большего объема испытаний, которым подвергаются готовые схемы.

Источники:

1. Рекомендации по созданию узлов и блоков на твердых схемах. - 1964.
2. В.М. Долкарт, Г.Х. Новик, И.С. Копытин. Микроминиатюрные аэрокосмические цифровые вычислительные машины. Издательство "Советское Радио". Москва - 1967.

домой