Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Классификация интегральных микросхем (ИМС)

Студент должен:

знать:

· классификацию интегральных микросхем.

Интегральная микросхема (ИМС) – это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработки сигнала и накапливания информации и имеющие высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (и компонентов) которые с точки зрения требований к испытаниям приемке, поставке и эксплуатации рассматриваются как единое целое.

Цифровая интегральная микросхема – это микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции.

Цифровые интегральные микросхемы классифицируются признакам, представленным на рисунке 5.

Классификация цифровых интегральных микросхем

Логический базис

Технология изготовления

:

Степень интеграции

Функциональное назначение

Рисунок 5

По технологии изготовления ИМС делятся на три вида:

· полупроводниковые;

· пленочные;

· гибридные.

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

Пленочная микросхема - микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены только в виде пленок проводящих и диэлектрических материалов. Вариантами пленочных являются тонкопленочные и толстопленочные микросхемы (рисунок 6). Различие между тонкопленочными и толстопленочными микросхемами может быть количественным и качественным. К тонкопленочным условно относят микросхемы с толщиной пленок менее 1 мкм, а к толстопленочным - микросхемы с толщиной пленок свыше 1 мкм.

Рисунок 6

Гибридная микросхема - это микросхема, содержащая кроме элементов простые и сложные компоненты (например, кристаллы микросхемы полупроводниковых микросхем). Одним из видов гибридной микросхемы является многокристальная микросхема (рисунок 7).

Рисунок 7

По логическому базису или способу соединения транзисторов между собой в пределах одного элемента ИМС делятся выделить следующие классы (так называемые логики):

· РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

· ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

· транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ);

· транзисторно-транзисторная логика с транзисторами Шоттки (ТТЛШ); логика на основе МОП - транзисторов с каналами типа p (p-МОП);

· логика на основе МОП - транзисторов с каналами типа n (n-МОП);

· логика на основе комплементарных ключей на МОП – транзисторах (КМОП);эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ);

· интегральная инжекционная логика (ИИЛ, И²Л);

· логика на основе полупроводника из арсенида галия GaAS.

Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но и наиболее энергопотребляющими, и применялись при производстве вычислительной техники в тех случаях, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.

Степень интеграции является показателем сложности ИМС с точки зрения числа входящих в нее элементов. Степени интеграции ЦИМС представлены в таблице 1.

По характеру выполняемых функций в аппаратуре ИМС подразделяются на подгруппы (например, логические элементы, триггеры и т. д.) и виды внутри подгрупп (например, триггеры с задержкой, триггеры универсальные и т. д.).

Разделение цифровых ИМС на подгруппы и виды по функциональному назначению приведены в таблице 2.

Таблица 1-Степень интеграции цифровых микросхем

Степень интеграции	Сокращенное название	Количество входящих элементов и компонентов	Число бит памяти на кристалл
Малая	МИС	1-100	10²
Средняя	СИС	101-1000(полевые) 101-500(биполярные)	10³
Большая	БИС	1001-10000(полевые) 501-20000(биполярные)	10⁴
Сверхбольшая	СБИС	более 10001(полевые) более2001(биполярные)	10⁵
СБИС более высокой степени интеграции		10⁵-10⁶	10⁶-10⁷

Таблица 2- Классификация ИМС по функциональному назначению

Подгруппа и вид МС

Обозначение

Формирователи: · Адресных токов (формирователи напряжения или токов) · Импульсов прямоугольной формы (ждущие мультивибраторы, блокинг-генераторы и др.) Генераторы: · Прямоугольных сигналов (автоколебательные мультивибраторы, блокинг-генераторы и др.) · Линейно изменяющихся сигналов · Гармонических сигналов Схемы цифровых устройств: · Арифметико-логические · Шифраторы · Дешифраторы · Счетчики · Комбинированные · Полусумматоры · Сумматоры · Прочие · Регистры Логические элементы: · И-НЕ · И-НЕ/ИЛИ-НЕ · Расширители · ИЛИ-НЕ · И · И-ИЛИ-НЕ/И-ИЛИ · ИЛИ · ИЛИ-НЕ/ИЛИ · НЕ · Прочие · И-ИЛИ-НЕ · И-ИЛИ Преобразователи: · Цифро-аналоговые · Аналого-цифровые · Уровня (согласователи) · Делители частоты цифровые Схемы запоминающих устройств: · Ассоциативные · Матрицы постоянных ЗУ · ПЗУ (масочные) · Матрицы оперативных ЗУ · Прочие · ПЗУ с многократным программированием · ПЗУ с однократным программированием · ОЗУ · ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием и электрической записью информации · ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД) Триггеры: · Типа JK · Динамические · Комбинированные(DT, RST и др.) · Шмита · Типа D (с задержкой) · Прочие · Типа RS (с раздельным запуском) · Типа Т (счетные) Многофункциональные схемы: · Аналоговые · Комбинированные · Цифровые · Цифровые матрицы · Аналоговые матрицы · Комбинированные (аналоговые и цифровые) матрицы · Прочие

АА АГ ВФ ГГ ГЛ ГС ИА ИВ ИД ИЕ ИК ИЛ ИМ ИП ИР ЛА ЛБ ЛД ЛЕ ЛИ ЛК ЛЛ ЛМ ЛН ЛП ЛР ЛС ПА ПВ ПУ ПЦ РА РВ РЕ РМ РП РР РТ РУ РФ РЦ ТВ ТД ТК ТЛ ТМ ТП ТР ТТ ХА ХК ХЛ ХМ ХН ХТ ХП

Серии микросхем

Интегральные микросхемы выпускаются промышленностью в виде серий, включающих микросхемы, предназначенные для совместного использования в РЭА. Все микросхемы, входящие в одну серию, имеют один тип корпуса, одинаковые напряжения питания, показатели надежности, допустимые уровни воздействий.

Серии отечественных микросхем:

· ДТЛ – диодно-транзисторная логика - серии интегральных цифровых микросхем 104; 109; 121; 128; 146; 156; 202; 215; 217; 218; 221; 240; 511; 514; 523. Применяются в основном в устройствах, работающих в условиях, где могут возникать значительные импульсные помехи (например, станки с ЧПУ).

Преимущества – высокая помехозащищённость благодаря высоким уровням логической единицы. Недостатки – бедная функциональная насыщенность; среднее быстродействие; значительная потребляемая мощность.

В настоящее время новых разработок в ДТЛ - технологии не производится, а выпускаемые микросхемы применяются для ремонта уже эксплуатируемой аппаратуры. Таким образом, ДТЛ - технология является отмирающей и ориентировать свои разработки на её применение не рекомендуется.

·
ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика - серии интегральных цифровых микросхем 133; 155; 130; 131; 134; 158; 530; 531; 533; 555; 1531; 1533. Применяются в широком классе электронных цифровых устройств (например, периферийные устройства для ЭВМ).

Преимущества – достаточно высокое быстродействие, самая высокая среди цифровых серий интегральных микросхем функциональная насыщенность.

Недостатки – невысокая помехозащищённость, высокая чувст-вительность к изменению напряжения питания, достаточно высокая потребляемая мощность.

· КМОП (КМДП) – КМОП - серии интегральных цифровых микросхем 176; 561; 564; 1561, 1564. Применяются в основном для изготовления устройств промышленной автоматики широкого класса.

Преимущества – высокая помехозащищённость благодаря высоким уровням логической единицы, крайне низкая потребляемая мощность в статическом режиме (0,1…100 мкА), высокое входное сопротивление, низкая чувствительность к изменению напряжения питания.

Недостатки – очень низкое быстродействие (максимальная частота переключения не превышает 8 МГц), быстродействие повышается с увеличением напряжения питания, но возрастает также потребляемая мощность, нестабильность параметров от экземпляра к экземпляру, высокое выходное сопротивление.

·
ЭСЛ – эмиттерно-связная логика - серии интегральных цифровых микросхем 137; 187; 229; 100; 500; 700; 1500. Применяются в устройствах, где требуется повышенное быстродействие.

· GaAS – К6500.

Внутри каждой серии имеются группы устройств, объединенных по выполняемой функции (логические элементы, триггеры, счетчики, регистры, шифраторы, сумматоры и т.д.).

Серии ТТЛ-микросхем зарубежного производства SN7400N фирмы Texas Instruments:

· 74 — базовая ТТЛ-серия. Несмотря на то, что была первой серией, выпускавшейся фирмой Texas Instruments, до сих пор находится в производстве (аналог отечественной серии 133 и 155);

· 74L — серия с пониженным энергопотреблением, заменена серией LS, а также КМОП-микросхемами, значительно превосходящими её по экономичности (аналог отечественной серии 134 и КР134);

· 74H — повышенная скорость. Использовалась в 1960-е — начале 1970-х годов и была заменена S-серией (аналог отечественной серии 130 и 131);

· 74S — с диодами Шоттки (Schottky). Хотя устарела (её превосходят серии 74AS и 74F), до сих пор производится фирмой Texas Instruments(аналог отечественной серии 530 и 531);

· 74LS — с диодами Шоттки и пониженным энергопотреблением (Low Power Schottky) (аналог отечественной серии 533 и 555);;

· 74AS — улучшенная с диодами Шоттки (аналог отечественной серии 1530);

· 74ALS — улучшенная с диодами Шоттки и пониженным энергопотреблением (Advanced Low Power Schottky) (аналог отечественной серии 1533;

· 74F — быстрая (Fast) с диодами Шоттки (Fast) (аналог отечественной серии 1531).

Префикс серии «74» обозначает коммерческий вариант микросхем, «54» — военный, с расширенным температурным диапазоном. Тип корпуса, как правило, указывается последней буквой в обозначении, например для Texas Instruments тип корпуса пластиковый DIP кодируется буквой N

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: