Интегральные микросхемы. Виды, технологии.

ЭРЭ – электронный радиоэлемент.

Дискретный ЭРЭ – электронный радиоэлемент выполненный по самостоятельной технологии в отдельном корпусе.

Функциональный узел – законченная электрическая схема, готовая к выполнению тех или иных электрических преобразований.

Плотность упаковки - число ЭРЭ в единице объема схемы.

Традиционная задача электроники – миниатюризация электронной схемы.

Интегральная технология – это технология изготовления законченных функциональных узлов в объеме одного кристалла.

Микросхемы изготовленные по этой технологии называется интегральной микросхемой.

По технологии изготовления различают:

1. Полупроводниковые ИМС, имеют активную подложку, т.е. активные элементы (транзисторы) теми или иными способами (диффузия под воздействием лазерного облучения) вносятся в подложку соединения, осуществляют по поверхности сигнала с помощью напыления проводящих дорожек. Изготовленный таким образом функциональный узел помещают в общий защитный корпус.

2. Гибридные ИМС имеют пассивную диэлектрическую подложку, соединения наносятся напылением, активные элементы наслаиваются на поверхность кристалла.

По числу элементов в микросхеме (степень интеграции) различают:

1. Малые ИМС (от 10 до 100 активных элементов)

2. Средние ИМС (от 100 до 1000 активных элементов)

3. Большие ИМС (от 1000 до 100000 активных элементов)

Микропроцессор – это центральный процессор ЭВМ, изготовленный по интегральной технологии, он имеет сходную структуру при различных модификациях ЭВМ.

По характеру выполняемых операций различают:

1. Цифровые ИМС – выполняют логические и арифметические операции.

2. Аналоговые ИМС осуществляют обработку аналоговых сигналов.

Наибольшее распространение имеют следующие виды ИМС:
ТТЛ - микросхемы транзисторно-транзисторной логики на биполярных транзисторах;
ЭСЛ - микросхемы эмиттерно-связанной логики на биполярных транзисторах;
МОП (или МДП) - микросхемы на полевых транзисторах структуры металл - оксид-полупроводник (металл - диэлектрик- полупроводник);
КМОП - микросхемы с симметричной структурой на полевых транзисторах р- и n-типа.

Причины перехода от аналоговых ИМС к цифровым:

1) Помехозащищенность информации, т.е. зона чувствительности между 0 и 1 большая.

2) Применяются различные программные средства по обработке информации.

3) Алгорифметическая помехозащищенность.

4) Легко обрабатывать информацию.

Схемы включения транзисторов

Применяют три основных схемы включения транзисторов. В этих схемах один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Соответственно эти схемы называют схемами с общей базой, общим эмиттером, и общим коллектором.

Схема с общим эмиттером (ОЭ).

Является наиболее распространенной т.к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис.1. Схема включения БТ с общим эмиттером.

Коэффициент усиления по току каскада представляет собой отношение амплитуд выходного и входного переменного тока: k_i=I_m_.вых/I_m_.вх=I_m_.к/I_m_.б

Составляет обычно десятки.

Усилительные свойства транзистора при включении его по схеме с ОЭ характеризует статический коэффициент усиления по току (коэффициент передачи тока) для схемы с ОЭ – b. Его определяют в режиме без нагрузки (R_н = 0).

Кроме усиления по току схема обеспечивает и усиление по напряжению, т.к. входное напряжение U_бэ не превышает десятых долей вольта, а выходное напряжение при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника Е₂ составляет десятки вольт. Каскад по схеме ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т.е. между выходным и входным напряжением есть фазовый сдвиг 180°.

Схема с общей базой (ОБ).

Рис.2. Схема включения БТ с общей базой.

Схема имеет значительные недостатки, но иногда применяется вследствие хороших частотных и тепловых свойств.

Коэффициент усиления по току всегда меньше 1:

k_i=I_m_.к/I_m_.э<=1 Коэффициент усиления по напряжению такой же, как и в схеме с ОЭ:

k_u=U_кб/U_эб Для схемы с ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует.

Схема с общим коллектором.

Рис.3. Схема включения БТ с общим коллектором.

Уравнение входного напряжения для данной схемы:

U_вх=U_бэ+U_вых

т.к. U_бэ<<U_вых, то коэффициент усиления по напряжению этой схемы:

k_u=U_вых/U_вх=U_вых/(U_бэ+U_вых)<=1

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с ОЭ:

k_i=I_э/I_б=I_к/I_б+1 Фазового сдвига между выходным и входным напряжением нет.

У полевых транзисторов схемы включения такие же как у биполярных транзисторов – с общим истоком (ОИ) (аналогично ОЭ), общим стоком (ОС) ( аналогично ОК), общим затвором (ОБ).
2.11 Операционные усилители. Схемы включения

Операционный усилитель (ОУ) - это высококачественный усилитель постоянного тока (УПТ), выполненный по интегральной технологии с большим коэффициентом усиления, предназначенный для выполнения различных операций над аналоговыми величинами при работе в схеме с отрицательной обратной связью (ООС). Усилители постоянного тока отличаются от усилителей переменного тока тем, что позволяют усиливать медленно изменяющиеся сигналы (f®0). Соответственно у них отсутствуют реактивные компоненты, которые не пропускают постоянную составляющую сигнала. УПТ широкополосны и позволяют усиливать сигналы от f_Н=0 до f_В. Их амплитудные и частотные характеристики изображены на рис.1

Рис.1. Амплитудная и частотная характеристики УПТ.

Параметры реальных ОУ стремятся приблизить к параметрам идеального ОУ.

Идеальный ОУ- это усилитель постоянного тока, имеющий дифференциальный вход с усилением по напряжению дифференциального сигнала k_U®¥ и полным входным сопротивлением z_ВХ бесконечно большим на всех частотах; бесконечный коэффициент ослабления синфазных сигналов (КОСС);нулевой дрейф, шум и сдвиг нуля; нулевые входные токи смещения и сдвига; нулевое выходное сопротивление; выходной сигнал напряжения, могущий одинаково изменяться в сторону как положительного напряжения, так и отрицательного напряжения относительно потенциала точки покоя выхода. На практике реальные ОУ имеют параметры, отличные от идеальных.

Параметры и характеристики ОУ можно условно подразделить на входные, выходные и характеристики передачи.

К входным параметрам относят: напряжение смещения нуля; входные токи; разность входных токов; входные сопротивления; коэффициент ослабления синфазных входных напряжений; диапазон синфазных входных напряжений; температурный дрейф напряжения смещения нуля; температурные дрейфы входных токов и их разности; напряжение шумов, приведенное к входу; коэффициент влияния нестабильности источника питания на напряжения смещения.

К группе выходных параметров относятся выходное сопротивление, напряжение и ток выхода.

К группе характеристик передачи относят: коэффициент усиления по напряжению; частоту единичного усиления; скорость нарастания выходного напряжения; время установления выходного напряжения; время восстановления; амплитудно-частотную характеристику

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 215; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!