Технические дисциплины - Микроэлектроника

2.4.   По мощности.

 

 

 

 

ТТЛ – транзистор - транзисторная логика,

И2Л – интегрально-инжекционная логика.

ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика,

ПТ – схема на переключателях тока,

КМОП – комплиментарные МОП – транзисторы,

ПД – схемы на туннельных переходах Джозефсона.

2.5.   По способу обработки сигнала

ИМС по способу обработки сигнала делятся на:

1) аналоговые схемы – информация в виде непрерывно меняющегося сигнала любой амплитуды.

2) цифровые схемы (дискретные) – информация состоит из серии импульсов (либо логический ноль -  малая амплитуда < 0,2 В, либо логическая единица – амплитуда  2,43 В).

Аналоговые МС используются в широком классе аппаратуры и выполняют очень много разных функций.       Аналоговые ИМС - схемы универсального назначения: - матрицы согласованных резисторов, транзисторов, диодов, операционные усилители, и др. элементы.       Каждая схема выполняет определённые функции, например:  компрессию сигнала,  стабилизацию, преобразование, умножение, сложение, фильтрацию, формирование и преобразование сигналов, и пр.

Особая группа аналоговых МС – схемы СВЧ - диапазона. Схема выполняется, как правило, в гибридном варианте на GaAs, т.к. в Si ИМС слишком велики потери (в СВЧ диапазоне) в подложке из-за паразитных R и С. Схемы СВЧ выполняются в гибридном варианте (ГИС), т.к. ряд пассивных элементов для СВЧ схем должны обладать очень точными параметрами, а высокую точность параметров можно обеспечить только в цикле гибридной технологии (например, лазерная подгонка номиналов резисторов).

СВЧ схемы тоже очень разнообразны по назначению и выполняемым функциям:

-         усилители,

-         фазовращатели,

-         переключатели СВЧ,

-         умножители частоты,

-         антенные переключатели и др.

Все эти устройства широко используются в TV и РЭ аппаратуре работающей на деци и сантиметровых волнах.

Аналоговые МС (в связи со своим многообразием) не МОГУТ быть универсальными, поскольку каждая строится в соответствии с требуемыми функциями и видом обрабатываемого сигнала. Поэтому они  выпускаются очень разнообразными по функциональному признаку, но малыми сериями. Вследствие этого они значительно дороже цифровых ИМС, но без них обойтись ни как нельзя, невозможно. Основную же обработку информации производят с помощью  цифровых ИМС.

К АИМС иногда относят АЦП и ЦАП, хотя с таким же успехом их можно отнести и к ЦИМС.

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь – преобразует цифровой сигнал в аналоговый.

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь – преобразует аналоговый сигнал в цифровой.

В состав АЦП и ЦАП одновременно входят как аналоговые, так и цифровые устройства.

2.5.1.Цифровая обработка информации

Цифровая обработка информации занимает особое место в Мэл. Для цифровой обработки информации требуется большее число элементов, но требования к параметрам элементов менее жёсткие.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой.

А – сигнал (с непрерывно меняющейся амплитудой) можно представить в виде последовательной серии импульсов со всеми возможными значениями напряжений.

Ц – сигнал использует только два значения напряжения: min (лог «0») и max (лог «1»).

Каждый аналоговый сигнал можно разделить на большое число цифровых сигналов, которые вместе отражают туже информацию, что и аналоговый сигнал.

Для этого шкалу напряжений делят на большое число одинаковых интервалов (у нас ТРИ). Для каждого интервала выделяют отдельный проводник. И в каждый временной интервал на каждый проводник подается либо лог. «0», либо лог. «1».

В итоге появляется  Nое число серий импульсов «0» или «1».Погрешность округления тем меньше, чем меньше интервал разбиения времени и чем больше число интервалов разбиения шкалы напряжения. Поскольку передача серий импульсов по нескольким проводам (каналам) очень неудобна, а иногда не возможна, то эти серии преобразуют в другую серию импульсов, которые передаются по одному каналу. (МУЛЬТИПЛЕКСОР) например К155КП7. Обратное преобразование с помощью демультиплексора.

 

Число разбиений по U соответствует числу проводов.

Преимущества цифровых МС.

1)    Возможность построения схемы на однотипных устройствах.

2)    Возможность создания схем с универсальными функциями.

Эти два пункта позволяют ориентироваться на массовое производство.

3)    Простота запоминания и хранения сигнала.

4)    Высокая помехозащищённость.

2.5.2.Элементарные логические операции

Вся цифровая обработка информации проводится в двоичной системе исчисления (двоичной системе единиц). Для обработки любого одного символа достаточно   8 Бит = 1Байт.

Бит двоичная единица измерения количества информации (bit-сокращенная запись binary digit, что в переводе «двоичный знак»).

Байт машинное слово из 8 БИТ (byte).

1 кБ = = 1024;      1МБ = = 1048576.

Дли обработки информации, представленной двумя аргументами «0» и «1», используются три однозначные булевы функции (логические операции).

1)    Логическое отрицание «НЕ»  инверсия.  Функция инверсии – обозначается чертой над переменной и записывается в виде:

 

А

В

1

0

0

1

 

 

Ключ разомкнут – на выходе логический ,,0”, замкнут – на выходе логическая  ,,1”.

 

2) Логическая операция  «ИЛИ» – функция дизъюнкции (разобщение), (эквивалент союза или). Лог. Операция или для двух переменных (А и В) записывается в виде:  С = А + В.     X;Y Þ X v Y

А

В

С

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

 

 

Таблица истинности.

 

3) Логическая операция  «И» – конъюнкция (связь, или аналог союза ,,и”). Логическая операция для двух переменных А и В записывается в виде: С=АВ.     X;Y Þ X ^ Y

В

А

С

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

 

 

С помощью этих трёх логических операций (инверсии, дизъюнкции, конъюнкции)  можно выполнить любую задачу обработки информации. Эти операции  называются – элементарными логическими операциями.

Возможны различные комбинации логических операций, например:

- логическая  операция ,, ИЛИ-НЕ” (              ). В этом случае комбинации, принимаемые логической переменной «С» противоположны значениям «С», принимаемым при операции «ИЛИ».

- сочетание логических операций ,,И-НЕ “ приводит к комбинациям, принимаемым логической переменной «С» противоположным значениям «С», принимаемым при операции «И».

 

 

Число входов логической схемы (а стало быть, и логических переменных) может быть  2, 3, 4 и более.

Только  логический элемент ,,НЕ”   имеет один вход и несколько выходов.

Для общего развития:

Чтобы построить логический элемент  на КМОП-структуре, имеющей три входа, нужно (как минимум) три параллельно включенных p-канальных транзистора и три последовательно включенных n-канальных МОП - транзистора.

 

2.6.Маркировка и система обозначений ИМС

МС выпускаются сериями. Они предназначены для совместного использования и имеют единое конструкторское исполнение.

Пример.

Маркировка: дешифратор на  три входа и восемь выходов.

КР 555 ИД 3 (буквы от А до Я)

КР – характеризуют: материал, область применения, тип корпуса.

555 – серия МС.

Первая цифра характеризует ИМС по конструктиввно-технологическому признаку.

1,5,6,7 – полупроводниковые ИМС.

2.4,8 – гибридные схемы.

3 – прочие (например: вакуумные, плёночные и др.).

 

Вторая и третья цифры показывают номер разработки серии.

 

Две буквы (в нашем случае ИД) обозначают функциональную группу ИМС (например: ИД – дешифратор; ЛА – двухвходовый вентиль «И-НЕ» К1555ЛА3).

 

Следующая цифра (3) – порядковый номер разработки МС внутри серии.

Последние буквы (А-Я) могут быть введены при необходимости и определяют допуски и разброс параметров микросхемы.

 

 

Лекции полностью!

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить