36. Интегральные схемы, их применение в цифровых устройствах.

Интегральная схема - тонкая пластинка. Первоначально, термин относился к пластинке кристалла микросхемы - микроэлектронное устройство - электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки. Большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа. Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС, чипом) - ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение чип-компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа» (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).В цифровых устройствах интегральные микросхемы используют для создания Логических элементов, триггеров, счётчиков, регистров, буферных преобразователей, шифраторов, дешифраторов, цифровых компараторов, мультиплексоров, демультиплексоров, сумматоров, полусумматоров, ключей, АЛУ, микроконтроллёров, микропроцессоров, однокристальных микрокомпьютеров, микросхем и модулей памяти и т.д.Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:

Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. При получении и преобразовании таких сигналов активные элементы электронных устройств (транзисторов) работают в «ключевом» режиме, то есть транзистор либо «открыт» - что соответствует сигналу высокого уровня (1), либо «закрыт» - (0), в первом случае на транзисторе нет падения напряжения, во втором - через него не идёт ток. В обоих случаях энергопотребление близко к 0, в отличие от аналоговых устройств, в которых большую часть времени транзисторы находятся в промежуточном (резистивном) состоянии. Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например, 2,5-5 В) и низкого (0-0,5 В) уровня. Ошибка возможна при таких помехах, когда высокий уровень воспринимается как низкий и наоборот, что маловероятно. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки. Большое отличие сигналов высокого и низкого уровня и достаточно широкий интервал их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора и настройки цифровых устройств.

37. Принципы работы счетчиков, область применения.

Устройство, называемое счетчиком, предназначено для подсчета числа поступающих на вход сигналов (импульсов) в произвольной системе счисления. Двоичные счетчики строятся на основе триггеров, работающих в счетном режиме (Т - триггер или счетный триггер). Счетный триггер может быть получен из универсального D - триггера путем соединения его инверсного выхода 0 со входом D. У счетного триггера состояние выхода изменяется на противоположное при поступлении на вход С каждого очередного счетного импульса.

 

  Каждый поступающий на вход счетчика импульс перебрасывает первый триггер в противоположное состояние. Сигнал с инверсного выхода предыдущего триггера является входным сигналом для последующего и, таким образом, комбинация сигналов на выходах Q1, Q2, Q3 будет соответствовать числу поступивших на вход счетчика импульсов, представленному в двоичном коде. Счетчик данного типа называется асинхронным счетчиком.

Если на счетный вход каждого последующего триггера счетчика подавать сигнал с прямого выхода предыдущего триггера, то счетчик будет производить операцию вычитания. Счетчики, способные выполнять функции сложения и вычитания, называются реверсивными.

Области применения счетчиков и счетчиков-делителей исключительно разнообразны. Счетчики-делители с фиксированным коэффициентом пересчета частоты стабильных кварцевых генераторов используют в различных датчиках времени, часах, календарях. Примерами являются 15-разрядный двоичный делитель К176ИЕ5, разработанные специально для часов микросхемы К176ИЕ12, К176ИЕ17 и др. В составе серии К145 есть специализированные делители для применения в электромузыкальных инструментах, в том числе генератор тонов музыкальной шкалы