43 .Сандық микросхемалар дамуына сипаттама беріңіз
Сандық ИМС-нің негізгі даму тенденциясы оның жоғарғы жылдамдығы, күрт жоғарлаумен шақырылған ЭВМ жылдамдығы. Сандық ИМС жылдамдығын технологиялық және схемотехникалық қабылдағыштардың көмегімен арттырады.
Қосылу уакытының төмен мәнін алу үшін жоғары шектелген жиілігі, аз сыйымдылықты жабылу қуаты және кедергісі бар транзисторлар қолданады. Қазіргі уақытта базалық диффузияның технологиялық жетістігі-0,6 мкм, базаның көлемі 0,2 мкм, эмиттердің ені мен ұзындығы 15 және 2,5 мкм мәнге сәйкес келеді. Ол тоқтату уақыт-0,65 нс, fпр>2 Ггц және Скб>0,2 пФ транзистордың шектіу жиілігінде шағылу қуаты 20 мВт/вентиль мәнге ие сандық ИМС алуға мүмкіндік береді.
Тоқтату уакытын төмендетуге тырысу қанықпаған режимде жұмыс істейтін транзистор негізінде структура жасауға алып келді. Бұл принцип Шоттки диодымен ТТЛ схемаларында және ЭСЛ схемаларында қолданылды. Бұл принципті қолдана отырып біріншіден температура мен қорек кернеуінен тәуелсіз, 15 және 50 пФ жүктеме сыйымдылығына тәуелсіз 3 және 5 нс/вентиль тоқтату (задержка) уакытын алды. Бұл кезде табалдырық облысында қашықтық жылдамдығы және құлау кернеуінің 1 В/нс құрауы мүмкін. Екіншіден, сигналдың тоқтату уақытын аз болуы, бірақ температура мен қорек кернеуден тәуелділігі жоғары болады,. Бұл ЭСЛ схемасының күрделенуіне алып келеді.
Сандық ИМС эффективтілігін шағылу қуаттының орта мәніндегі тоқтату (задержка) уакыты мәнімен бағалайды: мән ар болған сайын, эффективтілікте жоғары болады. Шоттки диоды бар ТТл схемасы үшін бұл көрсеткіш 50% ұңғыда және 15пФ жүктемеде 60 пДж құрайды (3 нс, 20 мВт). 10 МГц-тен жоғары жиілікт ол жоғарлайды. ЭСЛ схемалары үшін эффективтілік 50 пДж құрайды (2 нс, 25 мВт).
Егер тоқтату (задержка) уақыты қосқыш сымдар мен корпустармен емес, кристаллдың струтурасымен анықалсағ онда оны технологиялық және схемотехникалық әдіс төмендетуге болады. Ол үшін корпустағы схема санын немесе функциясын корсететін монтаж тығыздығын арттыру керек. Монтаж тығыздығын екі жолмен жүзеге асырады:
1) Элементтердің аз санды кристаллдарда схемалары бар гибридті БИС қолдану;
2) Схемалары бір кристаллда орындалатын монолитті БИС қолдану. Кремнийде планарлы технология кезінде бұл схемаларда жылдамдық 0,3-0,4 нс жетеді.
44 .Шалаөткізгіштік сандық электрониканың элементтерін түсіндіріңіз
Шалаөткізгіштік қондырғыларда маңызды құрылғылардың бірі транзисторлар саналады.Транзисторлар сандық және аналогты құрылғылрды жүзеге асырады.Қазіргі кездегі сандық электрониканың бастамасы болған – транзистордың кілт, яғни екі жағдай арасында ауыстырып-қосқыш ретінде қолданылуы.
Бұл кезде екі жағдай таңдалады- транзистор ашық немесе жабық күйде, ал сандық электроника тұрғысынан 0 және 1сәйкес келеді.Негізгі идеясы- транзистордың кірісіне сигнал берген кезде, ол ашылады және барлығы тұрақты кедергіде беріледі, егер сигналды алып тастаса ол жабық күйде болады және барлығы транзисторға келіп түседі. Егер транзистордағы кернеуді өлшесе кіріс және шығыс арасындағы тәуелділік инверсті логикалық операцияға ұқсайды:кірісте1 шығысында 0.Оң жақтағы схема комплементарлық жұп деп аталады.Сандық транзисторлы кілттер күрделі есептерді шығаратын логикалық схемаларды жүзеге асырады.
Сандық құрылғылар транзисторлық кілттер формалайтын вентильдерден тұрады.Қазіргі кездегі шалаөткізгіштердің өкілдері процессорлар мен микросхемалар саналады.Барлық осы құрылғылар p-n ауысуға негізделген.Миллиондаған транзисторлар әр түрлі операциялар: қосу,азайту,көбейту, бөлуді орындайтын, логикалық элементті құрайтын кілтті құрайды.