Триггер Шмитта

— электронное устройство, предназначенное для преобразования непрерывно меняющегося сигнала в прямоугольные импульсы. Используется для восстановления цифрового сигнала в линиях связи, фильтрах дребезга. Этот триггер стоит особняком в семействе триггеров: он имеет один аналоговый вход и один выход.

Триггер Шмитта относится к несимметричным триггерам, и выходной сигнал в отсутствие входного однозначно определён (что является его отличительной особенностью).

Большие и сверхбольшие интегральные схемы.

Общая характеристика.

• Простые ИС – к ним относятся логические вентили типа ТТЛ, ЭСЛ, МОП, КМОП, триггеры и другие логические элементы.

• Средние ИС – сумматоры, счетчики, ОЗУ и ПЗУ малой ёмкости.

• Большие ИС (БИС) – схемы памяти, арифметико-логические и управляющие устройства.

• Сверхбольшие ИС (СБИС) – запоминающие устройства, микропроцессоры.

Использование БИС улучшает основные показатели по сравнению с аналогичным функциональным комплексом, выполненном на отдельных ИС, поскольку все элементы расположены на одном кристалле, изготовлены в едином технологическом цикле. Это уменьшение количества корпусов, уменьшение числа сборочных и монтажных операций, уменьшение количества внешних соединений, уменьшение размеров, массы, стоимости, повышение надежности, уменьшение общего количества контактных площадок, сокращение длины соединений, меньший разброс параметров,

БИС на базовых матричных кристаллах.

Чтобы реализовать преимущества высокой степени интеграции необходимо сочетать достаточную сложность ИС с универсальностью, чтобы обеспечить экономически оправданных объём выпуска. В основу БИС на базовых матричных кристаллах положен принцип обеспечения элементной избыточности и многофункциональности. Базовый матричных кристалл – набор топологических ячеек, состоящих из отдельных полупроводниковых элементов, расположенных в виде матрицы, между элементами которой отсутствуют соединения. При этом выполняя разные металлические разводки можно с помощью одного и того же набора ИС осуществить БИС с разными функциями. Другой принцип формирования заданной структуры БИС на базовых кристаллах состоит в первоначальном создании кристалла, в котором выполнены все возможные межсоединения элементов. В нужных местах межсоединений делают разрыв для формирования заданной структуры БИС.

Программируемые логические матрицы (ПЛМ) или ПЛИС – специализированные БИС, внутренняя структура которых подобно обычным базовым матричным кристаллам состоит из матрицы базовых логических ячеек, связи между ними осуществляются с помощью специальной системы, расположенной на этом же кристалле. Обычно для задания конфигурации предусмотрены специальные выводы БИС и разработчик может устанавливать и изменять логическую функцию БИС.

Проблемы повышения степени интеграции.

Повышение степени интеграции можно добиться двумя путями: либо увеличивая площадь кристалла, либо увеличивая плотность упаковки элементов.

• Проблема теплоотвода – с увеличением плотности компоновки элементов неизбежно возрастает удельная мощность, рассеиваемая на единицу площади. В отдельных случаях используют искусственное охлаждение подложки, на которой смонтирована БИС.

• Проблема межсоединений – при увеличении плотности компоновки не удаётся расположить разводку в одной плоскости без пересечений. Поэтому металлическую разводку делают многоуровневой. Разработка разводки занимает 70% времени разработки ИС.

• Проблема контроля параметров – электрический контроль параметров БИС до её помещения в корпус осуществляется с помощью измерительных зондов, прижимаемых к контактным площадкам, т.е. будущим внешним выводам.

Пример:

БИС содержит 50 выводов, значения на которых «0» и «1». Контрольные измерения . При длительности контроля 1 мкс получается 25 лет.

Измерения должны быть выборочными, количество измерений свидетельствующих о работоспособности БИС может лежать в пределах 200-300. При этом отбор контролируемых параметров, последовательность и алгоритм испытаний, а также разработка соответствующей аппаратуры и программ представляют задачу не менее сложную, чем проектирование ИС.

• Физическое ограничение на размер элементов.

А) С уменьшением площади элемента начинает сказываться неравномерное распределение примеси в полупроводнике.

Б) С уменьшением линейных размеров элементов возрастает роль технологических допусков.

В) С уменьшением линейных размеров возрастают напряжённости электрических полей в полупроводниковых слоях.