1. По функциональному назначению:

- аналоговые;

-цифровые (логические)

Аналоговые ИМС – это устройства, которые обеспечивают почти пропорциональную зависимость между входными и выходными сигналами. Они делятся на информационные и силовые. Информационные осуществляют функции усиления, генерации, сравнения, модуляции, присущие информационной электроники, а силовые – функции преобразования параметров потока электрической энергии, присущие силовой электронике.

Цифровые (логические) ИМС представляют собой устройства с несколькими входами m и выходами n, реализующие определенную логическую функцию.

2. По количеству элементов в корпусе имс, т.Е. По степени интеграции:

(Под элементами понимается элементарная часть ИС в виде резистора, конденсатора, диода или транзистора, выполненная по интегральной микротехнологии.)

- малые ИС (МИС) - до 100 полупроводниковых элементов (это логические схемы И, ИЛИ, НЕ, И-ИЛИ-НЕ, триггеры, усилители);

- средние ИС (СИС) - до 1000 элементов (это регистры, счётчики, дешифраторы, сумматоры, преобразователи кодов), функционально они представляют собой соединения логических элементов и триггеров и образуют у з л ы ЦВМ;

- большие ИС (БИС) - до 10 000 элементов (это ОЗУ, ПЗУ, микропроцессоры, интерфейсные схемы и т.д.), они представляют собой сочетание логических элементов и узлов, образуют у с т р о й с т в а ЦВМ;

- сверхбольшие ИС (СБИС) - свыше 10 000 элементов (микроЭВМ), включают в свой состав сложную комбинацию логических элементов, узлов и устройств вычислительной техники.

3) По конструктивно-технологическому исполнению:

- плёночные, в которых элементы и соединения выполнены в виде плёнок. Они подразделяются на тонкоплёночные (толщина плёнки до 1 мкм) и толстоплёночные (толщина плёнки более 1 мкм);

- полупроводниковые, в которых элементы и соединения выполнены в объёме и на поверхности полупроводника;

- гибридные;

4) По типу базовых электронных ключей, на которых строится имс(по типу логики):

- диодно-резисторная логика (ДРЛ);

- транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) - на биполярных многоэмиттерных транзисторах;

- эмиттерно-связная транзисторная логика (ЭСТЛ) - на транзисторах, эмиттеры которых соединяются между собой;

- на p-МОП, КМОП, n-МОП структурах, на полевых (канальных) транзисторах;

5)По способу представления информации:

- потенциальные;

- импульсные.

Все современные ИМС относятся к потенциальному типу, в них информацию несут два уровня, низкий 0 и высокий 1, поэтому связи между разными осуществляются непосредственно (гальванически). В импульсных ИМС связь между элементами и схемами осуществляется через импульсные трансформаторы или конденсаторы - такие ИМС не нашли широкого применения в вычислительной технике.

Потенциальный способ представления информации в ЦВМ.

При этом способе 1 и 0 различается разными уровнями напряжений. Введено понятие положительной и отрицательной логики.

а

U

tфр

tсп

4

3

2

1

0

) положительная логика:

U

U₁

U₁

“1”

“1”

“0”

“0”

“1”

“1”

“0”

“0”

U₀

U₀

tфр

tсп

0

1

2

3

4

t

Единичному значению переменной соответствует высокий уровень напряжения.

U₁ - напряжение, соответствующее логической “1”;

U₀ - напряжение, соответствующее логическому “0”;

t_фр - фронт или время нарастания импульса;

t_сп - спад или время спада импульса;

t_и - длительность импульса.

Изменение переменных, как и соответствующих им сигналов, происходит не непрерывно, а в дискретные моменты времени, обозначаемые 0, 1, 2 … Временной интервал между соединением моментами дискретного времени называется тактом. В современных ЦВМ такт может быть равен 50…500 нс и задается специальным генератором синхронизирующих импульсов.

ПЗ.4.5.1.3. Комбинационные схемы (логические элементы) .

Простейшими комбинационными схемами являются логические элементы. Логические элементы являются составной частью узлов ЦУ и ЦВМ и предназначены для выполнения логических операций над информацией, представленной в двоичном коде.

При построении цифровых интегральных микросхем элементы И, ИЛИ, НЕ в чистом виде применяются редко, здесь используются более сложные логические элементы, приведенные ниже:

-- логическая операция И-НЕ (отрицание конъюнкции), называемая также операцией Шеффера;

-- логическая операция ИЛИ-НЕ (отрицание дизъюнкции), или операция Пирса;

-- логическая операция равнозначности, т.е. равенства значений переменных;

-- логическая операция неравнозначности (неравенства переменных), называемая также операцией сложения по модулю два (mod 2) или операцией исключающей ИЛИ.

Каждая отдельно взятая операция И-НЕ или ИЛИ-НЕ также обладает функциональной полнотой и может описывать любые переключательные функции.

а) ЛЭ “2И” y=x₁ x₂

УГО: таблица диаграмма

истинности работы:

х1	х2	y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1 t

б) ЛЭ “2ИЛИ” у=х₁+х₂

х1	х2	y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

в

0

1

t

)ЛЭ ”НЕ” у=х

х	y
0	1
1	0

г)

0

ЛЭ ”2ИЛИ-НЕ” Элемент Пирса у= х₁+х₂

х1	х2	y
0 y	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

д

0

)

1

ЛЭ “2И-НЕ” Элемент Шефера y=x₁ x₂;

х1	х2	y
0 y	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

е) ЛЭ операции равнозначности y=x₁ x₂₊ x₁ x₂;

х1	х2	y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

ж) ЛЭ операции неравнозначности (mod 2) y=x₁ x₂₊ x₁ x₂;

х1	х2	y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Разбиение ЛЭ по функциональному признаку:

“И” - ЛИ; “И-НЕ” - ЛА “И-ИЛИ-НЕ” - ЛР

“НЕ” - ЛН; “ИЛИ-НЕ ”-ЛЕ Расширители - ЛД

“ИЛИ”-ЛЛ; “И-ИЛИ” - ЛЕ “И-НЕ/ИЛИ-НЕ”-ЛБ

ПЗ.4.5.1.4. Цифровые автоматы (триггеры).

Простейшим цифровым автоматом является триггер. Триггер (TRIGGER) – защелка, спусковой крючок) – это цифровой автомат II рода ( автомат Мура), имеющий два устойчивых состояния и обладающий способностью переходить из одного устойчивого состояния в другое под действием входного (входных) сигнала (сигналов).

Одно из устойчивых состояний принимается за “0”, второе – “1”. Триггер используется в качестве запоминающего элемента для хранения одной бита информации.

Для удобства использования в схемах триггеры имеют два выхода: прямой (Q) и инверсный (Q). Единичному состоянию триггера на прямом выходе соответствует высокий уровень сигнала, а на инверсном – низкого.

Входы триггеров подразделяются на информационные и вспомогательные.

Информационные входы:

• S, J – входы для раздельной установки триггера в состояние логической “1”;

• R, K – входы для раздельной установки в состояние логического “0”;

• T – счетный вход;

• D (DELAY) – вход установки триггера в состояние, соответствующее логическому уровню на этом входе.

Вспомогательные входы: используются для предварительной установки триггера в требуемое состояние, разрешение приема информации и синхронизации его работы:

• R, S –входы предварительной (асинхронной) установки триггера в состояние “0” и “1”;

• V – разрешающий управляющий вход – для разрешения приема информации;

• C – исполнительный управляющий (синхронизирующий) вход.

В соответствии с ГОСТ 2.743-82 триггеры классифицируются:

а) по способу записи информации:

• синхронные (синхронизируемые) триггеры – воспринимают входную информацию только при поступлении сигнала на управляющий (С) вход;

• асинхронные (несинхронизируемые) триггеры – воспринимают информацию в момент поступления её на входы.

б) по способу синхронизации:

• синхронные триггеры со статическим управлением записью;

• синхронные двухступенчатые триггеры;

• синхронные триггеры с динамическим управлением записью.

в) по способу организации логических связей:

• триггеры с раздельной установкой состояний “0” и “1” (RS – триггеры);

• триггер со счетным входом (Т-триггер);

• универсальные триггеры с раздельной установкой “0” и “1” (JR – триггеры);

• триггеры с приемом информации по одному входу (D – триггер);

• универсальные триггеры с управляемым приемом информации по одному входу (DS - триггеры);

• комбинированные триггеры ( RST – JKRS – DRS –триггеры);

• триггеры со сложной входной логикой.

а) R-S триггер

Асинхронный R-S триггер.