Сравнительная оценка базовых логических элементов.
В настоящее время наиболее широко применяются микросхемы ТТЛ-типа, так как их параметры соответствуют требованиям разнообразной электронной аппаратуры. ТТЛ ИМС обладают сравнительно высоким быстродействием при относительно большой потребляемой мощности, высокой помехоустойчивостью и большой нагрузочной способностью.
Промышленность выпускает несколько разновидностей ТТЛ ИМС, в том числе ИМС с диодами Шотки (ТТЛШ) повышенного быстродействия (но большей мощности потребления) и маломощные (но с меньшим быстродействием).
Микросхемы ЭСЛ-типа являются наиболее быстродействующими. Это обусловлено, в частности, тем, что транзисторы элемента работают в активном режиме, чем исключается время выхода из насыщения; перезарядка нагружающих вывод емкостей происходит достаточно быстро через малое выходное сопротивление эмиттерных повторителей.
Наряду с высоким быстродействием и большой нагрузочной способностью ЭСЛ-элемент отличается меньшей, чем ТТЛ-элемент, помехоустойчивостью (ввиду того, что для его переключения достаточен небольшой перепад входного напряжения), а также относительно большим потреблением мощности (за счет работы транзисторов в активном режиме и малых сопротивлений резисторов, дополнительно обеспечивающих быстродействие), что повышает требования к источникам питания и системе охлаждения.
Микросхемы КМОП-тила отличаются исключительно малым потреблением мощности, за счет чего температура кристалла не превышает допустимой при весьма большом количестве компонентов на нем. Это позволяет изготовлять большие интегральные схемы (БИС) КМОП-типа с наивысшей в настоящее время степенью интеграции. Малая потребляемая мощность позволяет использовать аппаратуру на КМОП ИМС при ограниченных возможностях источников питания. Вместе с этим КМОП ИМС отличают высокая помехозащищенность и большое входное сопротивление, следствием чего является высокая нагрузочная способность (большой коэффициент разветвления по выходу). Наряду с этим КМОП-элемент имеет ограниченный коэффициент объединения по входу. Это связано с тем, что число входов равно числу нагрузочных транзисторов; за счет значительного падения напряжения на большом количестве отпертых нагрузочных транзисторов напряжение U1 логической 1 на выходе может существенно снизиться. По быстродействию микросхемы КМОП-типа уступают микросхемам ЭСЛ- и ТТЛ-типов.
|
|
|
В табл.1 сведены параметры элементов серий 155 (ТТЛ), 531 (ТТЛШ), 100 (ЭСЛ), 561 (КМОП).
Таблица 1
| Параметр | Тип логики | |||
| ТТЛ | ТТЛШ | ЭСЛ | КМОП | |
| Напряжение питания Еп, В | 5 | 5 | -5,2 | 3...5 |
| Напряжение логической 1 | ||||
| U1 B | 2,4 | 2,7 | -0,9 | ~Uп |
| Напряжение логического 0 | ||||
| U0 B | 0,4 | 0,5 | -0,6 | ~О |
| Быстродействие tз, нс | 20 | 5-4! | 2,9 | 50 |
| Помехоустойчивость Uпом, В | Не менее 0,4 | Не менее 0,5 | 0,2 | Не менее 0,3 £п |
| Потребляемая мощность | ||||
| Рпот, мВт | 22 | 2-19 | 35 | 0,1 |
| Коэффициент разветвле- | ||||
| ния ПО ВЫХОДУ Краз | 10 | 1O-20 | 15 | 50 |
| Коэффициент объединения | ||||
| ПО ВХОДУ Коб | 8 | 4 | 9 | |
Заметим, что в ряде случаев цифровое устройство приходится выполнять на микросхемах разных типов (например, ТТЛ и ЭСЛ). При этом для согласования уровней логических 1, а также логических 0 применяют преобразователи уровней.
|
|
|
Промышленность выпускает микросхемы и других типов, в частности диодно-транзисторной логики (ДТЛ) и резисторно-транзисторной логики (РТЛ). ДТЛ ИМС представляют собой комбинацию диодной схемы Ии транзисторного инвертора. РТЛ ИМС — комбинация резисторной схемы ИЛИ и транзисторного инвертора. РТЛ- и ДТЛ-типы микросхем относятся к ранним разработкам, не обладают необходимыми параметрами и выпускаются для ремонта аппаратуры, изготовленной ранее.
|
|
|
Классификация и УГО интегральных микросхем.
ИМС – микроэлектронное устройство, выполняющее функции целой электрической схемы и выполненное как единое целое.
Классифицируют ИМС по следующим признакам:
1. По технологии изготовления:
Ø Плёночные – это ИМС, у которых все элементы выполнены в виде тонких плёнок, нанесённых на диэлектрическое основание, т. е. подложку.
Ø Гибридные (ГИС) – это ИМС, у которых пассивные элементы выполнены по тонко- плёночной технологии, а активные элементы выполнены как отдельные, навесные, бескорпусные.
Ø Полупроводниковые ИМС – это микросхемы, у которых все элементы «выращены» в кристалле полупроводника.
2. По способу преобразования и обработки информации имеется два вида ИМС:
Аналоговые ИМС – с непрерывной обработкой информации (смотрите процесс, запечатлённый, на рисунке 145);
Цифровые ИМС – с дискретной обработкой информации (смотрите рисунок 146).
3. По степени интеграции:
К = lg N
N – количество элементов в одном корпусе микросхемы.
Система обозначений ИМС.
Условные обозначения ИС, выпускаемых отечественной промышленностью, устанавливаются ОСТ 11073.915-80, в соответствии с которым обозначения ИС состоят из четырех основных элементов.
|
|
|
Первый элемент - цифра, обозначающая группу по технологическому признаку, к первой группе относятся полупроводниковые ИС (цифры 1,5,6,7), ко второй - гибридные ИС (цифры 2,4,8), к третьей - прочие (цифра 3).Второй элемент обозначает порядковый номер серии. Третий элемент состоит из двух букв и определяет функциональное назначение ИС. Первая из букв определяет подгруппу, а вторая - вид ИС. Соответствующие данные по функциональному назначению ИС приведены в таблице 1Четвертый элемент - порядковый номер разработки ИС данного функционального типа
Рис 1. Пример условного обозначения ИС 1533ТМ2
Первый и второй элементы совместно обозначают серию ИС, перед которой могут быть поставлены буквы, характеризующие конструкцию корпуса. Для ИС, разрабатываемых после введения ГОСТ 17467-88.2., перед обозначением серии ставится буква Н, если корпус керамический, буква Ф, если корпус пластмассовый. Буква, характеризующая корпус перед обозначением серии не ставится, если ИС выполнена в металлостеклянном или металлокерамическом корпусах. Для ИС коммерческого применения условное обозначение начинается с буквы К, а в экспортном варианте - с букв ЭК. После условного номера разработки может быть поставлена буква, если в пределах одного типа выпускаются ИС с различными электрическими параметрами.
Пример
К 155 Л А 7,
К 226 У Н 4
1 2 3 4
1 – серия ИМС. В одну серию объединяются ИМС, разработанные на основе единых схемотехнических решений и выполненные по одной технологии. Первая цифра серии - технологический признак ИМС:
1, 5, 7, 8 – полупроводниковые ИМС;
2, 4, 6, 8 – гибридные ИМС;
3 – все прочие.
2 – группа ИМС по функциональному назначению:
У – усилители
Г – генераторы
А – формирователи сигналов
Е – вторичные источники питания (ВИП)
Х – многофункциональные схемы
Л – логические схемы
Т – триггеры
И – схемы цифровых устройств
В – схемы вычислительных устройств и микро ЭВМ
Р – элементы памяти
3 – подгруппа, уточняющая функциональный признак. В ней обозначения могут записываться так: УН, УВ, УН, УТ, УД. УН, например, обозначает «усилитель низкочастотный».
4 – вид ИМС по своим электрическим параметрам (для аналоговых ИМС) или же дальнейшее уточнение функций (для цифровых ИМС).
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 244; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!