 |
Условное графическое обозначение микросхем
|
|
|
|
Если принципиальные схемы электронных устройств, использующих ИМС, выполнять, полностью отображая их внутреннюю структуру с помощью условных графических обозначений (УГО) составляющих компонентов, то схема получится очень громоздкой и не наглядной.
Отображение на принципиальной схеме внутренней структуры ИМС становится своего рода избыточной информацией, затрудняющей составление и чтение схем. Разработчику электронной аппаратуры важно знать, из каких функциональных узлов можно создать то или иное устройство, а внутренняя структура узла зачастую его просто не интересует. Этим объясняется тот факт, что при составлении принципиальных схем цифровых и аналоговых устройств пользуются только обобщенными символами функциональных узлов.
УГО элементов (узлов) аналоговой и цифровой техники строят на основе прямоугольника.
В самом общем виде УГО может содержать основное и два дополнительных поля, расположенных по обе стороны от основного (рисунок 8).
Размер прямоугольника по ширине зависит от наличия дополнительных полей и числа помещенных в них знаков, по высоте – от числа выводов, интервалов между ними и числа строк информации в основном и дополнительных полях.
В основном поле указывают функциональное назначение элемента, а в дополнительных – метки, обозначающие функции или назначение выводов. В местах присоединения линий-выводов изображают специальные знаки (указатели), характеризующие их особые свойства (инверсные, динамические и т.д.).
Группы выводов могут быть разделены увеличенным интервалом или помещены в обособленную зону. Согласно стандарту, ширина основного поля должна быть не менее 10 мм, дополнительных – не менее 5 мм, расстояние между выводами – 5 мм.
|
|
|
Рисунок 8
Выводы элементов схемы делятся на входы, выходы, двунаправленные выводы (служат как для ввода, так и для вывода информации) и выводы, не несущие информации (например, для подключения питания, внешних RC -цепей и т.п.).
Входы изображают слева, выходы – справа, остальные выводы – с любой стороны УГО. При необходимости разрешается поворачивать обозначение на угол 90° по часовой стрелке, т.е. располагать входы сверху, а выходы снизу.
Функциональное назначение элемента указывают в верхней части основного поля УГО. Его составляют из прописных букв латинского алфавита, арабских цифр и специальных знаков, записываемых без пробелов. Примеры обозначений основных функций приведены в табл. 2.2. Сложные функции образуют из простых, располагая их в последовательности обработки сигнала.
Назначение выводов указывают метками, помещаемыми напротив них в дополнительных полях. Как и обозначения функций элементов, они могут состоять из букв латинского алфавита, арабских цифр и специальных знаков. Например, вывод установки ИМС в состояние «1» обозначается как S (Set), а сброс схемы в нулевое состояние – как R (Reset).
Таблица 3 - Примеры обозначений основных функций ИМС
| Функция | Обозначение |
| Память Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) | M RAM ROM |
| Логическое И | & |
| Регистр: общее обозначение со сдвигом слева направо с реверсивным сдвигом | RG RG → RG ↔ |
| Счетчик двоичный | CT2 |
| Счетчик десятичный | CT10 |
| Триггер: общее обозначение двухступенчатый | T TT |
| Набор резисторов | *R |
| Генератор | G |
| Компаратор (сравнение) | = = |
| Усилитель | > |
| Преобразователь цифро-аналоговый | # / Ù |
| Преобразователь аналого-цифровой | Ù / # |
Корпуса микросхем
Студент должен:
знать:
· типы корпусов интегральных микросхем.
|
|
|
Для защиты ИМС от внешних воздействий их помещают в стандартизированные герметизированные корпуса.
Ниже представлены наиболее распространенные серии корпусов микросхем.
Корпус типа DIP (Dual Inline Package) (выводы микросхемы выходят за пределы проекции корпуса и перпендикулярны плоскости корпуса с шагом 2,5мм. Такой корпус может выполняться пластмассовым, керамическим, металлокерамическим и иметь число выводов быть 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 или 56.
Номера выводов всех корпусов отсчитываются начиная с вывода, помеченного ключом, по направлению против часовой стрелки (если смотреть на микросхему сверху). Ключом может служить вырез на одной из сторон микросхемы, точка около первого вывода или утолщение первого вывода (рисунок 9). Первый вывод может находиться в левом верхнем или в правом нижнем углу (в зависимости от того, как повернут корпус).
Рисунок 9
Назначение каждого из выводов микросхемы приводится в справочниках по микросхемам.
Планарный корпус планарный (выводы микросхемы перпендикулярны плоскости основания) с шагом 1,25мм. Габариты ИМС определяет количество выводов из корпуса. В зависимости от сложности логических узлов ИМС могут иметь 14,16,24 и более выводов.
SOIC (Small Outline Integral Circuit). Планарная микросхема – корпус микросхем, предназначенный для поверхностного монтажа, занимающий на печатной плате на 30-50% меньше площади чем аналогичный корпус DIP, а также имеющий на 50-70% меньшую толщину. Обычно в обозначении также указывается число выводов. Количество ножек и их нумерация – такие же как у DIP.
Шаг выводов – 1,25 мм (отечественный) или 1,27 мм. (импортный).
Ширина выводов – 0,33...0,51.
LCC (Leadless Chip Carrier) представляет собой низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами, предназначенный для поверхностного монтажа.
PLCC (Plastic J-leaded Chip Carrier). Квадратный (реже - прямоугольный) корпус. Ножки расположены по всем четырем сторонам, и имеют J -образную форму (концы ножек загнуты под брюшко).
Микросхемы либо запаиваются непосредственно на плату (планарно), либо вставляются в панельку. Последнее – предпочтительней.
Количество ножек – 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.
Шаг ножек – 1,27 мм.
Ширина выводов – 0,66...0,82.
|
|
|
Нумерация выводов – первая ножка возле ключа, увеличение номера против 
часовой стрелки:
TQFP (Thin Quad Flat Package). Нечто среднее между SOIC и PLCC.
Квадратный корпус толщиной около 1мм, выводы расположены по всем сторонам.
Количество ножек – от 32 до 144.
Шаг – 0,8 мм
Ширина вывода – 0,3...0,45 мм
Нумерация – от скошенного угла (верхний левый) против часовой стрелки.
TSOP (Thin Small-Outline Package) тонкий малогабаритный корпус, разновидность SOP корпуса микросхем. Часто применяется в области DRAM, особенно для упаковки низковольтных микросхем из-за их малого объёма и большого количества штырьков.
SSOP (Shrink small-outline package) (уменьшенный малогабаритный корпус) разновидность SOP корпуса микросхем, предназначенного для поверхностного монтажа. Выводы расположены по двум длинным сторонам корпуса.
SIP (Single In-line Package) – плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы, с одним рядом выводов по длинной стороне. Обычно в обозначении также указывается число выводов.
ZIP (Zigzag-In-line Package) - плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно.
Параметры микросхем
Студент должен:
знать:
· Основные параметры интегральных микросхем.
Каждая цифровая микросхема оценивается рядом параметров, обусловленных внутренней структурой и конструктивным исполнением. Некоторые из этих параметров касаются конкретной микросхемы, другие характеризуют все изделия данной серии.
Микросхемы имеют следующие общие основные параметры:
Быстродействие
Быстродействие характеризуется максимальной частотой смены входных сигналов, при которой еще не нарушается нормальное функционирование. Это один из важнейших параметров, так как определяет время обработки 
информации.
Для оценки временных свойств микросхем пользуются так называемой задержкой распространения сигнала, которая представляет собой интервал времени между входными и выходными импульсами, измеренными на уровне 0,5Um. Времена задержки распространения сигнала при включении t1,0зд.р и при выключении t0,1зд.р близки, но не равны. Обычно пользуются усредненным параметром, который называют средним временем задержки распространения (рисунок 9).
|
|
|
tзд.р.ср.=0,5(t1,0зд.р + t0,1зд.р )
Рисунок 9
Иногда пользуются близкими параметрами – временем задержки включения t1,0зд и выключения t0,1зд. Они измеряются на уровнях 0,1Um и 0,9 Um соответственно.
Применительно к последовательностным устройствам (триггерам, счетчикам и д.р.) используют некоторые дополнительные временные параметры, обусловленные принципом действия, такие как время задержки переключения, максимальная частота переключений и некоторые другие.
|
|
|
