36

1.Интегральные микросхемы (ис).

Основной элементарной базой современной дискретной механики является интегральная микроэлектроника. Переход к ИС существенно изменил способы построения электронной аппаратуры, поскольку изделия микросхема техники представляют собой законченные функциональные узлы, будь то логические эл-ты для выполнения простейших операций или процессоры вычислительных машин, состоящие из многих тысяч элементов.

№1 1.1 Терминология.

В нашей стране разработан и действует ГОСТ 17021-88 «Микросхемы интегральные. Термины и определения».

Некоторые из этих терминов, мы запишем.

Интегральная микросхема (ИС) - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую мощность электрически соединенных элементов и кристаллов, которые с точки зрения требований к испытаниям рассматриваются как единое целое.

Полупроводниковая интегральная микросхема - интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Пленочная интегральная микросхема - интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок (толстопленочные и тонкопленочные ИС).

Гибридная интегральная микросхема - интегральная микросхема, содержащая кроме элементов кристаллы (многокристальная ИС).

Тонкопленочная технология - основные материалы:

для нанесения и создания рисунка или схемы.

Проводящая пленка - медь, алюминий, золото.

Резистивный материал - металлы и их сплавы, оксид олова, диэлектрики.

Толстопленочные - в основном в кач-ве коммуникационных.

№3 В настоящее время сущ-ют интегральные микросхемы 6-ти степеней интеграции.

1) Малая интегральная микросхема (МИС) - ИС содержащая до 100 элементов и компонентов включительно (1..2 степень).

2) Средняя интегральная микросхема (СИС) - ИС содержащая свыше 100 до 1000 элементов и компонентов для цифровых ИС и свыше 100 до 500 - для аналоговых (2..3 степень).

3) Большая интегральная микросхема (БИС) - ИС содержащая свыше 1000 элементов и компонентов до 1000 элементов и компонентов для цифровых ИС и свыше 500 - для аналоговых (3..4 степень).

4) Сверх большая интегральная микросхема (СБИС) - ИС содержащая свыше 1000 элементов и компонентов до 100000 элементов и компонентов для цифровых ИС с регулярной структурой построения, свыше 50000 - для аналоговых с нерегулярной структурой построения, и свыше 10000 - для аналоговых (5..7 степень).

Примечание к цифровым ИС с регулярной структурой построения схемы запоминающих устройств и схемы на основе базовых матричных сигналов, с нерегулярной структурой построения схемы вычислительных средств.

5) Сверхскоростная интегральная микросхема (ССИС) - цифровая ИС, функциональное быстродействие которой не менее 1*1013Гц/см3 на 1 логический эл-нт.

Под функциональным быстродействием понимают произведение рабочей частоты логич. эл-та, равный обратному учетверенному max значению среднего времени задержки распространения сигнала на число логич. эл-ов, приходящихся на 1 см2 площади кристалла.

№3 Классификация ИС по уровням интеграции.

Уровень Число эл-ов и компонентов в одной микросхеме Интеграции Цифровые микросхемы Аналоговые МОП-транзист. на полярных

МИС (1 -2 ст.) <= 100 <= 100 <= 100

СИС (2-3ст.) > 100 <= 1000 >100<=500 >100<=500

БИС (3-4 ст.) > 1000 <= 10000 > 500 <= 2000 > 500

СБИС (5-6 ст.) > 100000 > 50000 > 10000

Регулярная структура – запомин-щее устр-во на основе базовых матричных сигналов.

Не Регулярная структура – схема вычис-х средств (счётчики)

Аналоговая интегральная микросхема - интегральная микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов по з-ну непрерывной функции (микросхема с линейчатой хар-ой - линейная ИС).

Цифровая ИС - интегральная микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по з-ну дискретной функции (логич. микросхема)

Степень интеграции интегральной микросхемы - показатель степени сложения микросхемы, хар-ый числом содержащихся в ней эл-ов и компонентов.

Определяется по фор-ле: K=LgN, где

К - коэф., определяющий степень интеграции, округляемый до ближайшего больше целого числа.

N - число эл-ов и компонентов, входящих в интегральную микросхему.

Серия интегральных микросхем - совокупность интегральных микросхем, кот. могут выполнять различные функции, имеющие единое конструктивно- технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения.

В ГОСТ 17467-88 приведены термины, касающиеся конструктивных ИС.

Тело корпуса - часть корпуса без выводов.

Позиция вывода - одно из нескольких равноотстоящих др. от др. место положений выводов на выходе из тела корпуса, разложенных по окружностям или в ряду, которое может быть занято или не занято выводом, каждая позиция вывода отмечена порядковым номером.

Установочная плоскость - плоскость, на которую устанавливается интегральная микросхема.

Ключ - конструктивная особенность, кот. опр-ет позицию вывода!.

На низшем, нулевом, уровне конструктивной иерархии ЭВА любого типа и назначения находятся ИС, выполняющие логич., вспомогат., специальные функции, а также функции запоминания.

№2 1.2 Классификация микросхем и условные обозначения.

В зависимости от технологии изготовления ИС делятся на 3 разновидности:

1) полупроводниковые.

2)пленочные. 3)гибридные.

4)совмещ-е Кроме того, ИС можно разделить на:

1) цифровые

2)аналоговые.

№5 В основу классификации цифровых микросхем положены 3 признака:

1)компонентов логической схемы, на кот. выполняются логич. операции над входными переменными;

2) способ соед. полупроводниковых приборов в логич. схему;

3)вид связи между логич. Схемами.

По этим признакам логич. ИС можно классифицировать следующим образом:

а) схемы с непосредственными связями МОП-стимуляторах - НСТЛМ (МОП - металл-окисел-полупроводник или МДП металл-диэлектрик - полупроводник).

б)схемы с резисторно-емкомстными связями - РЕТЛ; РЕТЛ - схемы, входная логика кот. осущ-ся на резисторных цепях. РЕТЛ и РТЛ - морально устарели и в новых разработках не используются.

в) схемы, входная логика кот. осущ-ся на диодах - ДТЛ.

г) схемы, входная логика кот. выполняется многоэмитторным транзистором - ТТЛ.

д) схемы, со связанными эмиттерами - ЭСЛ, или ПТТЛ - логика на переключателях тока.

ж) инжекторно-интегральная логика ИИЛ или И2Л - на ее основе создаются микросхемы большой степени интеграции высокого быстродействия и с малым потреблением энергии.

з) схемы, основанные на современном вкл. пары транзисторов с каналами разных видов проводимости, так наз. комплиментарные структуры. (КМОЛ - структуры).

Все отечественные ИС делятся по конструктивно-технологическому исполнению делятся на 3 группы:

1) корпусные с выводами.

2) корпусные безвыводные.

3) безкорпусные.

Применение микро корпусов (МК) дает возможность увеличить мощность компоновки БИС и улучшить их эл. проводимость.

Наиболее очевидны преимущества МК по сравнению с традиционными корпусами. ИС явл. значительное уменьшение геометр, параметров МК занимает площадь примерно в 4,8 раза меньше, и объем в 5,5 раза, чем обычный корпус ИС.

МК явл. частью конструкции ИС (БИС) и предназначен для защиты кристаллов от внеш. воздействий и соединения по средствам выводных площадок (выводов) с внеш. эл. цепями.

№4 1.3 Корпуса микросхем.

Каждый вид корпуса хор-ся габаритными и присоед-ми размерами, числом выводов и расположением их относит, плоскости основания корпуса. Выводы ИС могут лежать в плоскости осн. корпуса (планарные выводы) или быть перпендикулярными ему (штыревые выводы). Планарные выводы по сечению, как правило, прямоугольные, штыревые - круглые или прямоугольные.

Плоскость основания.

Установочная плоскость.

Интегральные микросхемы выпускаются в корпусах и бес корпусном варианте.

В соответствии с ГОСТ 17467-88 корпуса ИС делятся на 6 типов, осн. хар-ки кот. указаны в табл. 1.2

Условные обозначения корпуса микросхемы состоит из шифра типоразмера, вкл. поджим корпуса и двузначное число, обозначающее порядковый номер типоразмера, цифрового индекса, порядкового регистрационного номера. Вводится также буквенное обозначение в соответствии с лат. алфавитом.

Типы и подтипы опр-ся:

1) формой проекции тела корпуса на плоскость осн.

2) по положению выводов корпуса.

Шаг позиций выводов имеет размеры от ,625 до 2,5 мм.

Выводы корпусов в поперечном сечении могут быть круглыми, квадратными или прямоугольными.

Корпуса, разработанные до 1989 года имеют старые условные обозначения.

Например: 201,14-2 - прямоугольный, тип 2, типоразмер 01, 14 - выводов, 2 модификация. Поэтому в механич. документации встречаются и старые и новые обозначения, а иногда и нестандартные до разработки ГОСТа на корпуса.

Табл. 1.3 соответствия старых и нов. деловых обозначений.

№6 1.4 параметры микросхем.

Каждая микросхема оценивается рядом параметров, обусловленных внутр. структурой и конструктивным исполнением. Некоторые из этих параметров касаются конкретной микросхемы, др. хар-ют все изделия данной серии. Если в условиях эксплуатации эти параметры будут выдержаны, завод изготовитель гарантирует нормальную работу микросхем. Значения параметров, как правило, задаются с запасом и не исчерпывают физич. возможностей микросхемы, однако превышать их не следует, особенно же, от кот. зависят работоспособность и надежность приборов.

Оценивают микросхемы по следующим основным параметрам:

1) быстродействию (задержка переключения);

2) напряжению питания;

3) потребляемой мощности;

4) коэф. разветвления по выходу;

5) коэф. объединения по входу;

6) помехоустойчивости;

7) энергии переключения;

8) надежности;

9) стойкости к климатическим и механ. воздействиям.

Быстродействие хар-ся max частотой смены входных сигналов, при кот. еще не нарушается норм, функционирование. Это один из важнейших параметров, т.к. опр-ет время обработки информации.

Инерционность полупроводниковых приборов и емкости служат причиной того, что каждое переключение сопровождается переходными процессами, отчего фронт импульсов растягивается. Когда частота смены входных сигналов не велика, можно считать, что переключение происходит мгновенно, а при повешенных частотах приходится считаться с искажениями импульсов. Фронты искаженных прямоугольных импульсов представляют собой участки кривых, но для простоты их принято заменять кусочками прямых.

Для оценки временных св-в микросхем сущ-ет несколько параметров, на практике обычно пользуются так называемой задержкой распространения сигнала, кот. представляет собой интервал времени между входным и выходным импульсами, измеренными на уровне 0.5. времена задержки распространения сигнала при вкл. t1?0H при выкл. t0'1 близки, но не равны. Обычно пользуются усредненным параметром (1.1)

t_3д.р.ср. = 0,5 (t'^+t0'!), кот. наз. средним временем задержки распространения. На рис. 1 Сочетание Вкл. - выкл. -11'0; Выкл. -вкл. -10'1;

I

t_зд.р.ср. - используют при расчете временных хар-к цепочек посл-но соед. по этому параметру ИС можно разделить на:

1) Сверхбыстродейств. t_3д.р.ср. < 5 нc

Рпот.ср = 50..100мВт

2)Быстродейств. t_{зд.р.ср.} = 50.. 100 нc.

Рпот.ср. - 20..50 мВт

3) Среднего 1зд.р.ср. = 10..100 нc

Рзд.р.ср.=1..30мВт 4)Малого t_зд.р.ср > 100 нc

Рпот.ср.<1мВт

К_раз - логич. элемента (нагрузочная способность) опр-ет max идентичных эл-ов, может быть подключено к выходу данной схемы. При этом должна обеспечиваться устойчивая передача сигналов «О» или «1» при воздействии дестабилизирующих факторов: изменение t°C; уменьшение номиналов ист. питания в пределах допустимого. Нагрузочная способность выражается целым полодит. числом (КРАЗ = 2,4,6,10 и т. д.). Чем выше нагрузочная способность эл-та, тем выше его логич. возможности тем меньше требуется для построения вычисл. устройств. Однако увеличивать бесконечно параметр К_раз нецелесообразно, т.к. это ведет к снижению быстродействия, увелич. мощности потребления, ухудшению частичных хар-к и помехоустойчивости.

Поэтому в состав серии ИС входят обычно эл-ты с низкой нагрузочной способностью (краз = 2..10 осн. логич. эл-ты) и с высокой нагрузочной способностью (К_раз = 20..50).

Это дает возможность разработчику проектировать военную технику с оптимальным соотношением между потребляемой мощностью и количеством ИС в машине.

ИС низкой нагрузочной способностью (Краз 2.. 10 осн. логические элементы).

Более мощные схемы обладают повышенным по сравнению с маломощными схемами быстродействием. Снижение микросхемами мощности потребления при сохранении высокого быстродействия - одна из задач микроэлектроники.

Р_пот ~ средняя мощность потребления, важнейший параметр ИС.

Лог. ИС может находиться:

1) в стадии включения;

2) в состоянии " Включено";

3) в состоянии " Выключено";

4) в состоянии выполнения.

Каждое из этих состояний характеризуется различной мощностью потребления. При этом в зависимости от места логич. элемента мощность потребления будет происходить в основном при переключении из одного состояния в другое для одного типа элементов и в состоянии " Вкл ".Рвкл для другого типа элементов характеризуются средним значением Рпотр.

Р = ( Р° + Р1 )/2

Р° - в состоянии " Выкл "

Р1 - в состоянии " Вкл ".

№8 Энергия (работа) переключения - определяется как A=PnoT*t3AP.cp » гДе

рпом - средняя потребляемая мощность.

тзд..р.ср. - среднее время задержки распространения.

Параметр хар-ет качество разработки и исполнения микросхемы.

Для большинства семейств цифровых микросхем энергия переключения находится в пределах от 0,1 - 500 пДж. Чем меньше этот параметр, тем выше качество разработки. С др. стороны для микросхем с высокой помехоустойчивостью большая энергия является благом, т.к. импульсы помех даже большей амплитуды, но недостаточной энергии не создают ложных срабатываний.

По мощности потребления ИС делят на:

Мощные 30 мВт < Рпо1р. ср. <ЗООмВт;

Средние ЗмВт < Рпотр ср < 30 мВт;

Маломощные 0,3 мВт < РПОтр.ср.< 3 мВт;

Микроваттные 1 мкВт < РПОтр.ср < ЗООмкВт;

Нановаттные РПОтр.ср < 1 мкВт.

Используются некоторые дополнительные временные параметры, обусловленные принципом действия. Например: время задержки переключения, максимальная частота переключения и др.

Коэффициент разветвления по выходу (коэффициент нагрузки ).

К_раз ~ характеризует нагрузочную способность микросхемы. Этот параметр определяет max число вых. эл-ов данной серии, кот. можно нагружать вых. микросхемы без нарушения ее норм, функционирования.

Коэффициент объединенный по выходу (Коб) - определяет max возможное число входов ИС, по кот. реализуется логич. функция.

Для простейших логич. эл-ов это число равноценных входов по И либо ИЛИ. Логич. эл-ты массового производства выпускаются с 2,3,4 и 8 вых. Когда возникает надобность в большем числе входов, применяют специальные ИС - расширители, числа входов кот. не имеют самостоятельного применения, либо используют несколько однотипных эл-ов, кот. соединяют с учетом законов булевской алгебры.

Более сложные устройства имеют и др. выходы: адресные, упаковочные, разрешающие, входы синхронизации и т.д. По отношению к индивидуальным каскадам каждый такой вход обычно представляет такую же нагрузку как и логич. (информационные ) входы. Увеличение Коб ведет к потере частотных хар-к, уменьшению помехоустойчивости увеличению мощности потребления.

№7 Помехоустойчивость или, как ее еще наз., шумовой иммунитет определяет допустимое напряж. Помех на входах микросхемы и непосредственно связана с ее передаточной хар-ой.

Статическую помехоустойчивость связывают с помехами, длительность кот. больше времени переходных процессов, а динамическую - с кратковременными помехами. Для обоих видов помехоустойчивости может учитываться воздействие напряж. низкого и высокого уровней.

Статической помехоустойчивостью по низкому уровню считается разность

U ном =' U вых млх - U вх мах- , (1-2)

где ивых мах - тах допустимое напряж. низкого уровня на вых. нагрузочной микросхемы.

ивых max- max допустимое напряж. низкого уровня на вх. нагружающей ИС. u°hom - отпирающая помеха. Помехоустойчивость по высокому уровню определяется как

U ном=!и вых.min -U bx.min-, (1-3)

здесь и'вых min - mm напряж. высокого уровня на вых. нагруженной ИС. U1 вых min - min допустимое напряж. высокого уровня на нагружающем выходе. U1 вых - запирающая помеха.

Так логич. ИС может находится в одном из двух устойчивых состояний, то различают:

1) помехоустойчивость закрытой схемы по отношению к отпирающим помехам

тт° и ном

2) помехоустойчивость открытой схемы по отношению к запирающим помехам U ном.

Часто используют не абсолютные знач. напряжений max допустимых помех по входу, а их отношение к min переходу напряж. AUMIN на выходе эл-та при его переключении.

К°Лном.ст. = (и°Лном) / (aumin) - коэф. статической помехоустойчивости.

Статическая помехоустойчивость служит основным показателем защищенности микросхем от помех. В справочниках приводят одну величину, u°hom или U°лном > ту , что меньше.

Динамическая помехоустойчивость выше, чем статическая, т.к. при кратковременных помехах сказываются поразительные емкости и инерционные процессы в микросхеме.

Динамическая помехоустойчивость в справочных данных не указывается, т.к. зависит не только от типа микросхемы, но и от условий ее разработки.

Надежность хар-ся 3 взаимосвязанными показаниями:

1) интенсивностью отказов X;

2) Наработкой на отказ Т;

3) Вероятностью безотказной работы P(t) в течение заданного времени t.

В ИС отсутствует перегрев, они мало подвержены вибрации и ударам, технология производства обеспечивает высокое кач-во продукции, и поэтому их надежность во много раз выше, чем у изделий, собранных из отдельных деталей.

Интенсивность отказов определяется в ходе испытаний большой партии изделий и хар-ся выражением X=n/Nt, где п - число отказов в ходе испытаний; t - время испытаний; N - число используемых изделий в партии.

Интенсивность отказов для совр. микросхем А,= 10~8..10"9 (1/ч).

По этому параметру можно вычислить и остальные показания надежности Т=1/Х, и P(t) = ext;

Принять X = 10"8 ч"1, a t = 15000 , можно найти, что вероятность безотказной работы составляет P(t) = 0,998, т.е. -99,8%,это исключительно высокий показатель.

Стойкость микросхем к механич. и климатич. воздействиям очень высока.

Они способны работать норм, при интенсивных механич. Нагрузках и в неблагоприятных условиях: при повышенной влажности (до 98% при 25°С) и в большом температурном диапазоне (от -10 до +70°С для ИС широкого применения и от -60 до +125°С - специального).

Кроме того, когда это требуется, учитываются такие микросхемы, число изделий в серии, особые условия эксплуатации, возможность сопряжения с изделиями др. серий и др. показания.

№9 1.5 Сравнение различных типов микросхем.

В настоящее время промышленность выпускает множество серий логич. ИС и разработчику аппаратуры необходимо уметь проводить сравнение анализ по их основным параметрам, чтобы найти наилучшее соотношение в соответствии с требованиям к разрабатываемой МЭА.

Трудности выбора усугубляются тем, что технология производства многих типов схем продолжает развивать, и разработчики аппаратуры должны уметь предвидеть, какая ситуация может сложиться через несколько лет.

Наибольшим быстродействием и сверхбыстроействием обладают микросхемы ЭСЛ- типа. Однако им присущи высокая потребляемая мощность и стоимость, т.к. они занимают большую площадь кристалла и имеют более сложную эл. схему. Этим схемам отдают предпочтение в аппаратуре, в кот. требуется наибольшее быстродействие любой ценой. ЭЛС-микросхемы сохраняют работоспособность в большом интервале температуры и при колебаниях напряжения в цепях питания. Большая потребляемая мощность затрудняет получение ЭСЛ-микросхем высокой степени интеграции, отводимая от кристалла не может превышать несколько ватт. Поэтому ЭСЛ-микросхемы - это обычно МИС или СИС. При создании аппаратуры на ЭСЛ-микросхемах требуется значительная площадь коммутационных плат и, соответственно, большая длинна соед. их проводников, что влечет за собой искажение формы сигналов и требует установки соответствующих нагрузок на концах линии связи. Недостатком схем ЭСЛ явл. и то, что для их работы необходимы 2 ист. питания. Для сравнения различных типов микросхем используют параметр энергии переключения. Чем меньше его значение, тем предпочтительнее данный тип микросхем, т.к. тоже самое быстродействие получают при меньшей мощности. Однако чем меньше его значение, тем более чувствительна микросхема к вых. нагрузке. В связи с этим микросхемы типа ЭСЛ и ТТЛ с большой потребляемой мощностью малочувствительны к вых. нагрузке.

Съемы ТТЛ менее дороги, чем ЭСЛ, и обладают несколько меньшим быстродействием, хотя и превосходят по нему стальные биномерные микросхемы. Но здесь при сравнении должна учитываться степень интеграции. Если степень интеграции ЭСЛ-схем мала, то для изготовления одного и того же устройства таких схем потребуется больше, чем схем ТТЛ, обладающих большей степенью интеграции. То быстродействие, кот. выигрывается при использовании ЭСЛ-схем, может быть потеряно в соединяющих их проводниках. ЭСЛ - применяются в ЭВМ сверхвысокого быстродействия и скоростных устройствах дискретной обработки информации. ТТЛ-ИС-106,130,133-135; 141,155,158,230,243,530; 531,533,555.

Особенности эксплуатации:

Для повышения устойчивости работы их свободные входы необходимо подключить через регистр=1 ком к ист. питания; к консольному регистру допускается подключение 20 свободных входов.

При монтаже ИС и ПП необходимо предусмотреть вблизи разъема подключение конденсатора из расчета 0,1мкф на одну ИС, исключающих НЧ-помехи. Для исключения ВЧ-помех устанавливают по одному керамическому конденсатору на груину ИС числом не более 10 из расчета 0,002мкф на одну ИС.

Особенностями схем интегральной инжекционной логики (ИЛИ) явл. малое знач. энергии переключения, малая площадь, занимаемая одним И2Л - эл-ом на кристалле, и механич. совместимость И2Л - эл-ов с др. типами биполярных логич. схем: они могут быть изготовлены в одном кристалле вместе с ЭСЛ и ТТЛ-схемами.

Для микроэлектронных устройств с автономными источниками питания целесообразно использовать И2Л-схемы или МДП-схемы, потребляющие намного меньшую мощность, чем рассмотренные выше схемы, и имеющие сравнительно низкую стоимость. МОП

Логич. МДП-ИС - серий 108,120,144,147,172,178 выполнены на транзисторах с каналами одного типа проводимости - относятся к схемам низкого быстродействия средней мощности.

В связи с тем, что p-n-МДП и КМДП-схемы потребляют малую мощность и их эл-ты занимают малую площадь на кристалле, они более всего подходят для создания БИС и СБИС. Схемы КМДП обладают наименьшим потреблением энергии и набольшей помехозащищенностью. КМОП

КМДП-ИС - серий 164,176,564,764 обладают высоким быстродействием, очень малой потребляемой мощностью и большим коэф. разветвления по выходу.

При выборе ИС необходимо избегать применения разных серий. Если это неизбежно, то лучше применять ИС с одинаковым напряж. питания.

№10 1.6 Микросхемы полупроводниковой памяти.

Одной из больших подгрупп цифровых микросхем явл. запоминающие устройства (ЗУ).микросхемы полупроводниковой памяти - ЗУ -выполняются в виде СБИС. Их классифицировать по ряду независимых признаков:

1) способу хранения информации

2) способу обращения к памяти

3) принадлежности подсистемам памяти ЭВМ

4) типу носителя информации

5) схемно-технологич. исполнению и т.д.

По способу хранения информации ЗУ делятся на статические, динамические и квазистатические.

В статических ЗУ хранение информации обеспечивается с помощью постоянного ист. питания, информация в режиме хранения не должна относительно массива ячеек, при отключении ист. питания информация разрушается.

В динамических ЗУ информация хранится в виде зарядов, для чего используются емкости р-п переходов и МДП-структур. Время хранения информации ограничено, вследствие чего необходимо периодически ее восстанавливать.

По способу обращения к информации различают адресные, ассоциативные ЗУ и ЗУ с произвольной выборочной (ЗУПВ).

По функциональному назначению ЗУ делятся на постоянные, логич. и оперативные.

Постоянные ЗУ (ПЗУ) служат для хранения команд и программ. Основными требованиями к ним явл.:

-неразрушающее считывание

-высокая надежность

-энергозависимость хранения информации.

Различают ПЗУ программируемые при изготовлении, в кот. информация заносится один раз в конструкцию запоминающего массива ячеек и не подвергается изменению.

ППЗУ - однократно программируемые ПЗУ

РПЗУ - многократно программируемые ПЗУ, в кот. запись информации осуществляется пользователем этих интегральных схем памяти.

Особую разновидность эл-ов памяти представляют программируемые логич. устройства (ПЛУ), в кот. в одном кристалле сформированы логич. эл-ты одного типа. Созданием систем соединений этих эл-ов обеспечивается функционирование ПЛУ. Таким образом, ПЛК функционально сходны с ПЗУ, запись программ в ПЛУ технологич. осущ-ся также как и программирование ПЗУ, переключение перемычек в металлизации, фоношаблонном для формирования контактных окон и т.д.

Практически все типы микросхем памяти могут быть построены на биполярных и МДП-структурах, что обеспечивает широкий набор их хар-к

№11 1.7 Микропроцессоры.

Создание БИС позволило значительно повысить функциональную сложность микросхем, что привело к уменьшению их универсальности и неизбежному увеличению номенклатуры. Для выхода из ситуации, были созданы БИС, функции кот. могли заданны подачей по определенной программе на их входы внешних эл. импульсов.

Процессор - это основная часть ЭВМ, непосредственно осуществляющая процесс обработки данных и управляющая им.

Микропроцессором (МП) - наз. програмно-управляемоя устройство, осуществляющее обработку цифровой информации и построенное на одной или нескольких СИС, БСИ или СБИС.

Микропроцессорный комплексом микросхем (МПК) - это набор микросхем, предназначенных для совместного применения, вкл. необходимое и достаточное их кол-во для построения вычислительной техники.

Базовым микропроцессорным комплексом - наз. min набор интегральных микросхем, необходимый и достаточный для построения микропроцессора.

Как вычисл. устройства микропроцессоры хар-ся простотой управления, малым потреблением энергии, небольшими габаритами, возможностью встраивания в объект контроля или управления, возможностью адресации к большим объемам памяти, а как изделие эл. техники — конструктивно-технологич. исполнением, степенью интеграции, надежностью, способом защиты то внеш. воздействий.

Табл. 1.2 Микропроцессорные комплекты БСИ и СИС.

Серия Базовая Число БИС или СИС

МПК технология общее; в базовом комплекте процессора Разрядность микро-ра

К536 р-МДП 12 2 8

К580 п-МДП 3 1 16

К581 ИИЛ 3 2 4п

К584 п-МДП 4 1 16

К586 КМДП 4 2 4п

К588 КМДП 3 2 16

К589 ТТЛШ 8 2 2п

К1800 ЭСЛ 8 2 4п

К1801 п-МДП 2 1 16

К1802 ТТЛШ 11 2 8п

К1804 ТТЛШ 4 4 4п

К1810 п-МДП 3 5 16

К1883 п-МДП 4 2 8п

По технологии изготовления, базирующейся на биполярных транзисторах (И2Л, ТТЛ, ТТЛШ), выпускают специализированные микропроцессоры с наращиваемой разрядностью обрабатываемых чисел: 2п, 4п, 8п и т.д., где п=1,2,3,...

Микропроцессорные БИС и СБИС явл. типичными представителями программа-... интегральных микросхем.

Вторым путем сокращения номенклатуры БИС явл. построение БИС на основе базового кристалла, представляющего собой матрицу не соед. между собой эл-ов, эл. связи между кот. формируется в соответствии с назначением БИС на этапе формирования разводки грунтовым способом с помощью или нескольких фотошаблонов. Такие БИС наз. матричными. На основе одного базового кристалла можно изготовить сотни функционально различных устройств. Например: быстродействующие ЭСЛ, машинные БИС серий К1520ХМ1 и К1520ХМ2.

№12 1.8 Взаимозаменяемость и аналоги микросхем.

Взаимозаменяемостью ИС наз. способность равноценно заменить любую микросхему др. из множества однотипных. Взаимозаменяемость микросхем можно разделить на внеш. и внутр.

Внешняя - связана с геомтрич. размерами и формами присоединительных поверхностей и выводов микросхем, а также эксплутационными показателями: диапазоном температур окр. среды, параметрами надежности и т.д.

Внутренняя взаимозаменяемость опр-ся прежде всего функциональным назначением микросхем и эл. параметрами, а также схематическим исполнением. Степень взаимозаменяемости при составлении микросхем может быть различной. При совпадении значений по всем параметрам хар-щим внешнюю и внутр. взаимозаменяемость обеспечивается полная взаимозаменяемость. Если значения параметров несколько отличаются, но не хуже заданных, то сравниваемые микросхемы явл. прямыми аналогами.

Микросхемы, совпадающие только по функциональному назначению, относят к функциональным аналогам.

Обязательным условием взаимозаменяемости явл. Одинаковые напряжения питания, а при сравнении габаритно-присоеденительных размеров корпусов - шаг между выходами (1,25 или 1,27; 2,5 или 2,54), а также угол поворота для крупных корпусов.

№13 1.9 Маркировка.

На каждой микросхеме должны быть отчетливо нанесены:

1) товарный знак (код) предприятия-изготовителя;

2) обозначения типа микросхем;

3) дата изготовления или код;

4) обозначение первого вывода микросхем, если он не указан др. способом;

5) розничная цена;

6) порядковый номер сопроводительного листа.

Состав сокращенной маркировки и код устанавливают в стандартах или технических условиях на микросхемы конкретных типов. ГОСТ 25486-82 Табл. Год и месяц - коды, год код год код месяц код

1983 R 1996 F Январь 1

1984 S 1997 J Февраль 2

1985 Т 1998 К Март 3

1986 U 1999 L Апрель 4

1987 V 2000 М Май 5

1988 W 2001 N Июнь 6

1989 X Июль 7

1990 А Август 8

1991 В Сентябрь 9

1992 С Октябрь 10

1993 D Ноябрь 11

1994 Е Декабрь 12

1995 F

ГОСТ 17021-88 Микросхемы интегральные термины и определения

ГОСТ 17467-88 Микр. интегр. Осн. различия.

ГОСТ 18725-88 Микр. интегр. Общие технич. условия.

ГОСТ 21493-76 Изделия эл. техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.

ГОСТ 19480-89 ИМС. Термины, определения и буквенные обозначения эл. параметров.

ГОСТ 2.743-91 Обозн. услов. графич. в схемах эл. цифр.