1 Компьютерное моделирование с помощью ewb

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Интегральная схема – это микроэлектронный прибор произвольной сложности, изготовленный на основе материала, обладающего свойством полупроводника (кремний, германий, арсенид галлия и др.), помещенный в стандартный, жесткий корпус. Массовое применение микросхем существенно упрощает технологию монтажа дискретных компонентов (диодов, конденсаторов, резисторов, транзисторов и др.).

Приоритет изобретения микросхем (1958 год) разделили между собой два американских инженера: Дж. Килби (Texas Instruments) и Р. Нойс (Fairchild Semiconductor). Свободная продажа интегральных схем началась в 1961 году (Fairchild Semiconductor).

Первая советская полупроводниковая микросхема была создана в Таганрогском радиотехническом институте (1961 год), под руководством Л. Н. Колесова.

В современной вычислительной технике и цифровой автоматике алгоритмическая обработка информации осуществляется с применением микросхем. Элементная база микросхемотехники постоянно растет и обновляется. Улучшаются технические показатели приборов, возрастает их функциональная и логическая сложность.

Принято различать цифровые интегральные схемы по степени интеграции (числу транзисторов на кристалле):

• малая интегральная схема, МИС – до 10²

• средняя интегральная схема, СИС – до 10³

• большая интегральная схема, БИС – до 10⁴

• сверхбольшая интегральная схема, СБИС – до 10⁶

• ультрабольшая интегральная схема, УБИС – до 10⁹

• гигабольшая интегральная схема, ГБИС – более 10⁹.

Современные специализированные системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют автоматизировать и ускорить процесс разработки, производства и верификации проектов цифровых устройств на основе интегральной технологии.

Уровни проектирования микросхем и цифровых систем на их основе:

1. физический;

2. электрический;

3. схемотехнический;

4. логический;

5. системотехнический;

6. топологический;

7. микропрограммный;

8. программный.

1.1 Основные технические характеристики микросхем

Разработчику микропроцессорной техники необходимо уметь обоснованно выбирать серию микросхем для реализации проекта. Прежде всего, необходимо получить определенное быстродействие, после чего выбор серии микросхем ограничивается потребляемой мощностью.

Основные технические показатели микросхем:

I0вх	– входной ток лог.0;
I1вх	– входной ток лог.1;
U0вых	– максимальное значение выходного напряжения, соответствующее уровню лог.0, при котором обеспечивается нормальная работа микросхем следующего каскада;
U1вых	– минимальное значение выходного напряжения, соответствующее уровню лог.1, при котором обеспечивается нормальная работа микросхем следующего каскада;
Kраз	– коэффициент разветвления по выходу определяет число входов микросхем данной серии, которое может быть подключено к выходу микросхемы предыдущего каскада;
t0/1зад	– время задержки перехода из состояния лог.0 в состояние лог.1;
t1/0зад	– время задержки перехода из состояния лог.1 в состояние лог.0;
Pпот	– мощность, потребляемая базовым логическим элементом микросхемы от источника электропитания;
fмакс	– максимальная частота переключения;
Uпом	– максимально допустимое значение статической помехи.

Окончательно выбор производится с учетом модельного ряда определенной серии, отчего, возможно, придется принимать решение о совместном использовании приборов нескольких серий. В конечном счете, выбор целевой элементной базы отражается на схемотехнической сложности проекта, цене готового изделия и, как следствие, коммерческом успехе.