Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
7_интегральная схема.doc
Скачиваний:
9
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
82.94 Кб
Скачать
  1. Простые и сложные микросхемы

- Степень интеграции микросхемы определен как показатель степени сложности, характеризуемы числом содержащихся в ней элементов и компонентов

К = lg N

Где К – коэффициент, показывающий степень интеграции

N – число элементов, входящих в состав интегральной микросхемы.

Степень интеграции (К)

Количество элементов (N)

1

До 10

2

11-100

3

101 – 1000

4

1001 – 10 000

5

10 001 – 100 000

И т.д.

100 001 – 1 000 000

  • количественную меру сложности цифровых микросхем определяют числом логических элементов, из которых состоит интегральная микросхема. Под логическим элементом в этом случае поднимают устройства, выполняющие операции булевой алгебры в двоичной системе счисления.

Табл. 1.

Классификация полупроводниковых микросхем по уровню интеграции

Уровень

число элементов и компонентов в одной микросхеме

интеграции

Цифровые микросхемы

Аналоговые

на МДП транзисторах

на биполярных транзисторах

микросхемы

МИС

 100

 100

 30

СИС

100…1000

100…500

30…100

БИС

1000…10 000

500…2000

100…300

СБИС

 10 000

 2000

 300

По степени интеграции микросхемы делятся на:

малые интегральные схемы (МИС) – это схемы 1…2 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько видов функциональных аналоговых или логических элементов (логические элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, усилители, фильтры и т.д.);

средние интегральные схемы (СИС) – схемы 2…3 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько одинаковых функциональных узлов электронных устройств (регистр, дешифратор, счетчик, постоянно запоминающие устройство);

большие интегральные схемы (БИС) схемы 3…4 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько функциональных устройств (арифметико–логическое устройство, оперативное запоминающие устройство и т.д.)

сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) – это интегральные схемы 5…7 степени интеграции, представляющие собой законченные микроэлектронные изделия, способные выполнять функции аппаратуры (однокристальные ЭВМ, микропроцессоры).

Наибольшей степенью интеграции обладают полупроводниковые микросхемы, затем тонкопленочные и, наконец толстопленочные и гибридными. Классификация полупроводниковых микросхем по уровню интеграции представлена в табл. 1.

Логические микросхемы на основе биполярных транзисторов по схемотехническому и конструктивно–технологическому исполнению разделяют на типы:

– резистороно–транзисторная логика (РТЛ) и ее модификация (с непосредственной связью, с емкостной связью и т.д.);

– транзисторно–транзисторная логика (ТТЛ) и ее модификация ( ТТЛ с диодами Шотки (ТТЛШ));

– эмиттерно–связанная логика (ЭСЛ);

– интегральная инжекционная логика (И2Л);

– инжекционно–полевая логика (ИПЛ).

Логические микросхемы на МДП транзисторах подразделяются на:

p–канальные (p–МДП);

n–канальные (n–МДП);

– комплементарные на взаимодополняющих p– и n–канальных транзисторах (КМДП).

В настоящее время промышленность выпускает множество серий интегральных микросхем. Каждая из этих серий характеризуется следующими параметрами: быстродействие (задержка переключения); потребляемая мощность, произведение мощности на время задержки, запас помехоустойчивости, коэффициент разветвления по выходу, требования к напряжению питания, диапазон рабочих температур, плотность размещения элементов на кристалле, степень интеграции, стоимость и др. Сведения об этих характеристиках приведены в табл. 2.

Табл. 2.

Значение рабочих параметров элементов цифровых микросхем

Параметр

Биполярные

МДП

ТТЛ

ТТЛШ

ЭСЛ

И2Л

p-МДП

n-МДП

КМДП

Диапазон рабочих температур для общепромышленных серий, С

0…70

0…70

0…75

0…70

0…70

0…70

–40…+85

Напряжение питания для общепромышленных серий, В

5

5

–5,2

1,5

–10

5

3…15

Запас помехоустойчивости (наихудший), В

0,5

0,3

0,17

0,1

Зависит от процесса производства

0,3U

Коэффициент разветвления по выходу

10

10

25

1

20

25

50

Потребляемая мощность на логический элемент, мВт

10

20

25…50

50 мкВт

0,5

0,1…

1,0

50 нВт, статическая, зависит от частоты

Задержка переключения на логический элемент, нс

10

3

0,5…

2,0

10

100

1…10

10…50

Произведение мощность–задержка, пДж

100

60

25

0,5

50

0,7…

10

Зависит от частоты

Интегральная плотность логических элементов, мм2

15

15

15

100

100

150

70

Число ЭРЭ в логическом элементе на два выхода

9…12

14

10…12

3…4

3

3

4