- •Тема 1.1.4.: Микросхемы ттл. Общие положения, разновидности имс ттл. Имс с открытым коллектором с тремя выходными состояниями.
- •Основные положения.
- •2. Диодный логический элемент или (дизъюнктор, схема сборки).
- •3. Диодный логический элемент и (конъюнктор, схема совпадения).
- •4 . Транзисторный элемент не (инвертор).
- •5. Логический элемент и-не в интегральном исполнении (дтл).
- •6. Логический элемент и-не в интегральном исполнении (ттл).
- •6 .1. С резистором в коллекторе.
- •6.2. С открытым коллектором.
- •6.3. С тремя состояниями.
- •Основные положения.
- •2. Логические элементы кмоп.
- •2.1. Инвертор.
- •2.2. Логический элемент и-не.
- •2.3. Логический элемент или-не.
- •5. Основные положения, логический элемент эсл.
- •3. Особенности кмоп ис.
- •4. Основные серии ис кмоп-структур.
- •6. Особенности эсл ис.
- •Тема 1.1.6.: Сравнительная характеристика разных типов имс
- •Классификация интегральных микросхем.
- •Сравнительная характеристика разных типов имс
- •Тема 1.2.1: Таблица истинности комбинационных цифровых устройств (кцу). Минимизация, ее задачи.
- •Синтез комбинационных цифровых устройств.
- •Минимизация с помощью диаграмм Вейча (карт Карно).
- •Тема 1.2.2.: Построение кцу в базисах и, или, не; и-не, или-не.
- •1. Построение кцу в базисе и, или, не
- •2. Построение кцу в базисе и-не.
- •Построение кцу в базисе или-не
3. Особенности кмоп ис.
Параметры микросхем КМОП-структуры близки к идеальным.
По сравнению с ТТЛ ИС следует отметить следующие достоинства КМОП ИС:
малая потребляемая мощность в диапазоне частот до 2 МГц (в статическом режиме мощность потребления составляет 0,02 … 1 мкВТ на вентиль, т.е. не потребляют мощности в статике);
малое выходное и высокое входное сопротивление МОП-транзисторов, которое определяется практически только утечками в изоляции и достигает 1012 – 1014 Ом, поэтому отсутствуют элементы между выходом одного каскада и входом другого;
большой диапазон напряжения питания (3 … 15 В) – можно использовать нестабилизированный источник питания;
очень высокое входное сопротивление (103 … 106 МОм);
высокая помехоустойчивость;
большая нагрузочная способность (n=50; n=1000 – на частотах до 10 кГц);
незначительная зависимость характеристик от температуры, т.е. хорошая температурная стабильность;
возможность непосредственного сопряжения с ТТЛ и операционными усилителями;
довольно высокое быстродействие.
К недостаткам относятся:
быстродействие меньше, чем у схем на биполярных транзисторах (ТТЛ);
на предельно допустимых частотах мощность потребления КМОП ИС оказывается такого же порядка, что и ТТЛ ИС, увеличение мощности потребления с повышением частоты переключения вызвано наличием паразитных емкостей у входов ИС.
У некоторых серий КМОП ИС наблюдаются и другие недостатки (повышенное выходное сопротивление, большие временные задержки и длительность фронтов, большой разброс всех параметров).
4. Основные серии ис кмоп-структур.
К отечественным сериям ИС КМОП-структур относятся:
164, 176, 564, 561, КР 1561, 1564.
6. Особенности эсл ис.
К достоинствам ЭСЛ-схем относят:
открытые транзисторы находятся в активном режиме (не в режиме насыщения), что обеспечивает очень высокое быстродействие;
применение на выходах эмиттерных повторителей обеспечивает высокую нагрузочную способность, низкое выходное сопротивление и ускорение процесса перезаряда емкостей, подключенных к выходам;
постоянство тока потребления и отсутствие выбросов тока при переключении элемента как у ТТЛ;
переключение тока в схеме осуществляется малым перепадом входных логических уровней: U1 – U0 = 0,8B, а следовательно перезаряд паразитных емкостей будет происходить медленно;
парафазный выход (два выхода);
независимость мощности потребления от частоты переключения.
К недостаткам относятся:
схемотехническая сложность;
повышенная мощность рассеивания;
уровни сигналов ЭСЛ не согласуются ни с ТТЛ, ни с КМОП-структурами;
сравнительно низкая помехоустойчивость элемента из-за малого перепада логических уровней.
Тема 1.1.6.: Сравнительная характеристика разных типов имс
Классификация интегральных микросхем.
Интегральная микроэлектроника – это целый комплекс физических, технологических, конструктивных и схемотехнических методов построения электронных функциональных элементов и узлов повышенной надежности, минимального объема и малого потребления энергии источников питания. Это достигается совместным изготовлением в едином интегральном технологическом цикле всей совокупности активных и пассивных компонентов электронной схемы и соединительных проводников между ними. Полученный таким способом интегральный микроэлектронныи функциональный элемент (называемый также интегральной микросхемой) предназначен для выполнения заданных операций: генерирования сигналов заданной формы, усиления до заданного уровня, умножения или деления частоты сигнала, преобразования непрерывного сигнала в цифровой код, преобразования одного кода в другой, запоминания сигналов и т.д.
Интегральные микросхемы принято классифицировать по способам изготовления и получаемым при этом структурам на полупроводниковые и гибридные.
Под полупроводниковыми понимают микросхемы, все компоненты которых выполнены в объеме или приповерхностном слое полупроводниковой пластинки.
В гибридных микросхемах пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности) наносятся на поверхность диэлектрической пластинки. Если необходимо, чтобы в состав микросхемы входили помимо пассивных элементов и активные (биполярные и полевые транзисторы, тиристоры и т. д.), то последние приходится выполнять в виде отдельных дискретных микроминиатюрных компонентов и подсоединять к микросхеме. Гибридные интегральные микросхемы используются обычно для изготовления малосерийной или опытной аппаратуры, применяемой для выполнения каких-либо нестандартных операций над сигналами.
Если в интегральной микросхеме активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводника, поверх которого нанесены пассивные компоненты, то такая микросхема называется совмещенной.
Интегральные схемы различают по степени интеграции: простые интегральные схемы (ИС), в которых содержится до 10 отдельных компонентов, средние интегральные схемы (СИС) и большие интегральные схемы (БИС), число отдельных компонентов в которых, соответственно, доходит до 102 и до 103, и, наконец, сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), число отдельных компонентов в которых может превышать 105.