“Избранные вопросы современной электроники”

Спецпрактикум по электронным приборам

для направления 653900 - Биомедицинская техника специальности 190600 - Инженерное дело в медико- биологической практике

Доцент Школа Н.Ф.

Тема 5. СБИС программируемой логики и аналоговых устройств

Чтобы выдержать конкуренцию, срок разработки новых изделий необходимо сокращать.

кропотливого макетирования «в железе», которые с достаточной точностью можно отлаживать при помощи компьютерных эмуляторов.

Наиболее известны представители таких систем —

цифровые.

Также распространены цифровые процессоры обработки сигналов (ЦПОС, DSP), на основе которых реализуется большинство новых устройств, систем управления и обработки данных.

СБИС программируемой логики:

новая элементная база, новые достижения

Методика и средства проектирования цифровых устройств

•Стратегия проектирования — функциональная декомпозиция. Для системы в целом и ее блоков используется концепция "черного ящика".

Для "черного ящика" разрабатывается функциональная спецификация, включающая внешнее описание блока (входы и выходы) и внутреннее описание — функцию или алгоритм работы:F = Ф (X, t), где X — вектор входных величин; F — вектор выходных величин; t — время.

При декомпозиции функция Ф разбивается на более простые функции.

•В результате разбиения в конечном счете получается структура. Переход от функции к структуре -

синтез.

•Синтез неоднозначен. Выбор наилучшего варианта осуществляется по результатам анализа, когда проверяется правильность работы и некоторые показатели, характеризующие устройство.

•Декомпозиция функций блоков выполняется до тех пор, пока не получатся типовые функции, каждая из которых может быть реализована той или иной микросхемой.

•Процесс проектирования - многошаговый и итерационный, с возвратами назад и пересмотром ранее принятых решений.

•К этому описанию процесса проектирования следует добавить лишь, отражая возможности современной элементной базы, что декомпозиция заканчивается при получении типовых функций, соответствующих тем или иным микросхемам или элементам функциональных библиотек программируемых БИС/СБИС.

•Характер проектирования существенно зависит от вида применяемой элементной базы.

Классификация цифровых ИС с точки зрения методов проектирования

Стандартные ИС

•К стандартным микросхемам отнесены схемы малой и средней степени интеграции МИС и СИС. Эти микросхемы производятся массовыми тиражами и реализуют стандартные элементы и узлы, функционирование которых никак не определяется конкретными потребителями.

•К стандартным схемам высокого уровня интеграции (БИС и СБИС) относятся микропроцессоры МП, микроконтроллеры МК и запоминающие устройства ЗУ, остающиеся неизменными после изготовления независимо от устройств и систем, в которых они используются.

Специализированные ИС

Application Specific Integrated Circuit -

ASICs

•К специализированным ИС (СпИС) относятся все, структура которых в отличие от структур стандартных ИС массового производства каким-либо способом приспосабливается к конкретным требованиям того или иного проекта. В английской терминологии СпИС именуются ASICs (Application Specific Integrated Circuits). Среди СпИС различают классы полузаказных и заказных.

•Разновидностями заказных микросхем являются полностью заказные и спроектированные методом "на стандартных ячейках".

Полупроводниковые средства для

создания специализированных БИС

Специализированные

БИС

Полузаказные СБИС Заказные СБИС