Современные интегральные мировые микросхемы
В качестве основных активных элементов могут использоваться:
биполярные транзисторы;
полевые МДП транзисторы и структуры.
Способ соединения транзисторов между собой в пределах одного элемента определяет их логику.
Основные типы логики на бпт
Устаревшие:
РТЛ (резисторно-транзисторная логика)
ДТЛ (диодно-транзисторная)
Современные:
ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика)
ТТЛШ (транзисторно-транзисторная с транзисторами Шоттки)
ЭСЛ (эмиттерносвязанная логика)
И2Л (инжекционная, ИИЛ – инжекционно-интегральная)
Среди МОП-логики:
n-МОП (МДП)
p-МОП
КМОП
КМОП с параметрами ТТЛ (самая современная логика). Пример: НС, АС – зарубежная, 1564, 1554 – отечественные аналоги).
Разновидности функциональных схем
Логические элементы представляют только небольшую часть устройств обработки и преобразования двоичной информации. В общем случае можно выделить 2 класса:
комбинационные схемы
последовательные устройства
Комбинационные схемы характеризуются отсутствием памяти (память – свойство системы сохранять в течении требуемого времени значение сигнала, характеризующее внутреннее состояние цифрового устройства). Сигнал на выходах комбинационного устройства в любой момент времени однозначно определяется сочетанием сигналов на входах и не зависит от его предыдущих состояний. Схемным признаком таких схем является осуществление в цепи обратной связи. Примеры: логические элементы, эл. ключи, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, большинство арифметических устройств.
Последовательные схемы обладают памятью. При смене информации на входах для предсказания сигнала на выходах необходимо знать и состояние, в котором устройство было до этого. В этих устройствах, как правило, есть цепи обратной связи. Простейшие из них – триггеры, счетчики, регистры, запоминающие устройства. Обновление информации на выходах происходит в момент начала нового цикла. Предыдущее состояние обозначается Тn, последующее – Тn+1.
Основные параметры логических микросхем (интегральные параметры)
Надежность характеризуется тремя взаимосвязанными параметрами:
интенсивность отказов λ;
наработкой на отказ Т;
вероятность безотказной работы Р (T) в течение заданного времени t.
Различают отказы соединений и отказы элементов.
Стойкость к механическим и климатическим воздействиям – вибрация, удары, центробежные силы, воздействиям атмосферы и т.д.
Температурный диапазон: 0 ÷ +70ºС (микросхемы широкого применения); -60 ÷ +125ºС (микросхемы специального назначения).
Влажность до 98 %.
Быстродействие – прямо пропорционально потребляемой мощности.
Мощность рассеивания.
Нагрузочная способность – при исполнении микросхем разных серий количество входов будет различным. Оно может быть указано в таблице, либо рассчитано по входным и выходным токам.
Помехоустойчивость определяется типом логики и уровнем логической «1» и «0».
статическая;
динамическая;
по низкому уровню;
по высокому уровню.
-
низкий уровень, В
высокий уровень, В
ЭСЛ
0,1
0,3
ТТЛ
0,4
1,1
КМОП
2
3
Динамическая помехоустойчивость КПОМ ниже.
Степень интеграции характеризует достигнутый уровень технологий, определяется числом простейших эквивалентных логических элементов (типа 2И) на кристалле. Больше 10 тыс – сверхбольшая степень интеграции.
Затухание переходных процессов за время одного такта.