1.5.2. Характеристики логічних елементів.

Логічні елементи мають ряд характеристик до яких відносяться:

- функції логічних елементів НЕ, І, ЧИ, І-НЕ, і інше;

- коефіцієнт об’єднання за виходом і входом N1, характеризує число логічних входів логічного елемента – за звичай 1,2,3,4. Наприклад 2І,3НЕ,3ЧИ-НЕ;

- швидкодія;

- потужність споживання електричної енергії;

- вхідні і вихідні напруги і струми;

- статична і динамічна стійкість до перешкод;

- надійність елементів;

- допустимі розміри механічних впливів, діапазони тиску і температури навколишнього середовища, стійкість до радіаційних впливів;

- маса, вартість і конструктивне оформлення.

Відповідно до ДСТУ 2883-94 прийняті такі визначення і буквені позначення електричних параметрів цифрових мікросхем :

- вхідні UI і вихідні UO рівні напруг (від слів Input і Output);

- вхідні напруги низького UIL і високого UIH рівнів. Для них установлюються максимальне значення низького рівня UILmax та мінімальне значення високого рівня UIHmin (Мал.1.10);

- вихідні напруги низького UOL і високого UOH рівнів. Для них установлені максимальне значення низького рівня UOLmax та мінімальне значення високого рівня UOHmin (Мал.1.10);

- вихідний II і вхідний IO струми;

- вхідний струм IIL – при низькому рівні напруги на вході, а IIH - при високому;

- вихідний струм IOL – при низькому рівні напруги на вході, а IOH– при високому;

- UСС – значення напруги джерела живлення;

- IСС – струм, споживаний ІМС від джерела живлення;

- РСС – потужність, споживана ІМС від джерела живлення;

- вхідні граничні напруги, при яких відбувається перемикання елемента: UТIН- найменше значення для високого рівня і UТIL- найбільше значення для низького рівня.

Важливою характеристикою мікросхем є їх надійність. Вона визначається трьома основними показниками:

- інтенсивністю відмов λ = n / (mt), де n – число відмов за час випробування ; m - загальна кількість випробуваних мікросхем;

- напрацювання на відмову T = 1/ λ;

- можливістю безвідмовної роботи протягом заданого інтервалу часу P = .

Для сучасних мікросхем інтенсивність відмов становить

λ= ( … ).

Прийнявши, що λ = , t = 15000 годин, одержимо значення ймовірності безвідмовної роботи P(t) = 0,99985 або 99,9%. Тобто, сучасні ІМС мають дуже велику ступінь надійності в роботі. Це є запорукою багатогодинної надійної роботи цифрових пристроїв.

1.5.3. Маркування логічних елементів.

За конструктивно – технологічним виконанням мікросхеми поділяються на п’ять груп, за якими присвоєні такі позначення:

• напівпровідникові на біполярних транзисторах - 1,6;

• напівпровідникові на польових транзисторах – 5,7;

• гібридним – 2,4;

• іншим (плівковим, вакуумним, керамічним тощо) – 3;

• резервним -0,8,9.

Зазначені групи мікросхем поділяються на підгрупи, яким надаються такі позначення:

• для першої групи: комбіновані структури з біполярними та польовими транзисторами – 0; структура на біполярних транзисторах з ізольованими p-n переходами чи діелектриком – відповідно1,2; на транзисторах з інжекційною інтегрованою логікою – 3; резерв – 4-9;

• для другої групи: структура на польових транзисторах n- або p- типу – відповідно5,6; із симетричною комплементарною структурою – 7; структури із зарядовим зв’язком – 8; резерв – 1-4,9;

• для третьої групи (гібридні мікросхеми): товстоплівкові – 1; тонкоплівкові – 2; комбіновані – 3; резерв – 4-9;

• для четвертої групи: товстоплівкові – 4; тонкоплівкові – 2; комбіновані – 3; резерв – 4-9.

За функціональним призначенням мікросхеми поділяються на групи, яким надаються такі позначення:

• генератори – Г;

• комутатори і ключі – К;

• логічні елементи – Л;

• багатофункціональні схеми – Х;

• набори елементів – Н;

• перетворювачі сигналів – П;

• схеми джерел вторинного електроживлення – Е;

• схеми затримки – Б;

• схеми порівняння – С;

• тригери – Т;

• підсилювачі – У;

• формувачі – А;

• схеми запам’ятовуючих пристроїв – Р;

• схеми цифрових пристроїв – И;

• схеми обчислювальних засобів – В.

У кожній функціональній групі розрізняють наступні види:

- логічних елементів: ЛИ – елемент І; ЛН – елемент НЕ; ЛЛ – елемент ЧИ; ЛА – елемент НЕ І; ЛЕ – елемент НЕ ЧИ; ЛР – елемент НЕ І ЧИ; ЛД – елемент розширювачі; ЛП – інші;

- тригерів: ТВ – універсальні (тип JK); ТР – з роздільним записом (тип RS); ТМ – із затримкою (тип D); ТК – комбіновані; ТП – інші;

- схем обчислювальних засобів: ВЕ – мікро-ЕОМ; ВМ – мікропроцесори; ВС – мікропроцесорні секції; ВУ – схеми мікро програмного керування; ВБ – схеми синхронізації; ВВ – схеми інтерфейсу; ВН – часозадавальні схеми; ВП – інші;

Для характеристики матеріалу і типу корпусу за ГОСТ 174-67 перед цифровим позначенням серії додаються такі букви:

• Р – для пластмасового корпусу типу 2;

• М – для керамічного, металокерамічного корпусу типу 2;

• Е – для металополімерного корпусу типу 2;

• С – для скло керамічного корпусу типу 2 та ін.

Слід зауважити, що для деяких мікросхем буквені позначення типу корпусу не застосовують.

Позначення (маркування) мікросхем має складатися з таких елементів:

• перший і другий елементи – дві цифри, які характеризують відповідно групу і підгрупу мікросхеми за конструктивно – технологічним виконанням;

• третій елемент – дві цифри, що позначають порядковий номер розробки серії мікросхеми;

• четвертий елемент – дві букви, що характеризують відповідно групу та вид мікросхеми;

• п’ятий елемент – дві цифри, що позначають порядковий номер розробки мікросхеми.

Три перших елементи визначають серію мікросхем. У разі необхідності після позначення порядкового номера розробки мікросхеми за функціональним призначенням додатково проставляються букви від А до Я, що характеризують відмінність мікросхем одного типу за електричними параметрами. Така буква під час маркування може бути замінена кольоровою точкою. Буква чи колір маркувальної точки зазначаються у технічних умовах до мікросхем конкретних типів.

Приклад маркування:

5704ВГ03 – напівпровідниковий програмований контролер керування динамічною пам’яттю з симетричною комплементарною структурою серії 5704; номер розробки серії – 04; номер розробки мікросхеми у даній серії за функціональним призначенням – 03.

5 - друга напівпровідникова група на польових транзисторах;

7 - симетрична комплементарна структура;

04 - порядковий номер розробки серії;

ВГ- контролер;

03 – третій в даній серії.

1101УД06 – напівпровідникова мікросхема серії 1101, порядковий номер розробки серії - 01,структура на біполярних транзисторах з ізоляцією p-n переходом, операційний підсилювач постійного струму, порядковий номер розробки мікросхеми в даній серії за функціональним призначенням – 06.

Перед умовним позначенням мікросхем наводиться скорочена назва держави – розробника – У (Україна). Для мікросхем із кроком 1,27 чи 2,54 мм між виводами корпусу, які поставляються на експорт, на початку умовного позначення після літери У проставляється літера Е , наприклад:

УЕ1217УД06 – мікросхеми серії 1217, вироблені в Україні в експортному виконанні (крок виводів 1,27 або 2,54 мм) в пластмасовому корпусі типу 2.

У раніше прийнятих позначеннях ІМС широкого застосування на початку ставили літеру К. Наприклад К130, К131, К133, К155, К533, К555, К599, КР1531, КР1533.

Примітка. До 1991року в СРСР за ОСТ 11073.915-80 умовне позначення ІМС складалось із чотирьох цифро – літерних елементів. Перший елемент – цифра, яка позначає конструктивно – технологічну групу: напівпровідникових – 1,5,6,7; гібридних – 2,4,8; інших (плівкових, керамічних) – 3. другий елемент, який

складається з двох або трьох цифр, позначає порядковий номер серії. Третій двобуквений елемент визначає функціональне призначення ІМС: перша літера – підгрупу; друга літера – вид в підгрупі, що співпадає з ДСТУ 3212-95. четвертий елемент – це порядковий номер розробки ІМС даного типу серії. Перший та другий елементи разом позначають серію ІМС , перед якою можуть проставлятись літери, що характеризують тип корпусу.

В подальшому умовні позначення ІМС подаються за галузевим стандартом. Для ІМС комерційного призначення умовне позначення починається з літери К, а в експортному варіанті – з літер ЕК. Приклад умовного позначення D- тригера ТТЛШ серії КР1333ТМ2

К – комерційне призначення;

Р – пластиковий корпус типу2;

1 - конструктивно – технологічне виконання;

333 – порядковий номер серії;

Т – підгрупа: тригер;

М – вид: D- тригер;

2 – порядковий номер розробки за функціональною ознакою.

2. Основні логічні елементи цифрової схемотехніки.