Лабораторная работа N 7
ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
1. Цель работы
Изучить основные понятия, связанные с цифровыми интегральными микросхемами. Изучить систему параметров, характеризующих эти микросхемы.
2. Основные теоретические сведения
2.1. Общие сведения о цифровых микросхемах
В настоящее время элементной базой электроники, вычислительной техники, систем автоматики и связи являются интегральные микросхемы, позволяющие создать аппаратуру, имеющую минимальную массу и объем при заданных функциональных и эксплуатационных характеристиках. Создание микросхем обусловлено распространением новой технологии - интегральной, при которой совмещается процесс изготовления входящих в схему электрорадиоэлементов, а электрорадиоэлементы объединяются в функциональную, конструктивно завершенную структуру.
Микросхема - это микроэлектронное изделие, состоящее из активных и пассивных электрорадиоэлементов, а также соединительных проводников, которые изготовляются в едином технологическом процессе в объеме или на поверхности материала основания, заключено в общий корпус и представляют нераздельное целое.
По технологии изготовления микросхемы делятся на полупроводниковые, пленочные и гибридные. В полупроводниковых микросхемах все элементы - транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и межэлементные соединения - изготовляются в объеме полупроводника.
Пленочные микросхемы изготовляются путем напыления на диэлектрическую подложку (стекло, керамику) тонкого слоя нужной конфигурации материала с определенной электропроводностью. Гибридные микросхемы изготавливают на диэлектрической подложке. Некоторые элементы - резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные проводники - изготавливаются методом пленочной технологии. Полупроводниковые элементы - бескорпусные транзисторы и диоды - устанавливаются на подложках и соединяются с контактными площадками микросхем с помощью тонких проволочек.
По функциональному назначению микросхемы делятся на цифровые и аналоговые.
В качестве активных элементов цифровых микросхем применяют два типа транзисторов: биполярные и униполярные (полевые). Полевые имеют структуру металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) или, как ее часто называют, металл-окисел-полупроводник (МОП).
Схемная реализация всего многообразия цифровых микросхем осуществляется на основе логических элементов (ЛЭ), которые представляют собой схемы, выполняющие элементарные логические функции: И, ИЛИ, НЕ.
Способ соединения транзисторов между собой в пределах одного элемента определяет их логический базис или, проще, логику. Из логических микросхем на биполярных транзисторах в настоящее время наибольшее распространение имеет транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) в нескольких модификациях. Из микросхем на полевых транзисторах наиболее широко используется КМОП-логика на комплементарных МОП-транзисторах, т.е. структур, использующих совместное включение пар транзисторов с каналами разных видов проводимости.
По технологическим признакам цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серией называют группу микросхем различного функционального назначения, выполненных по одинаковой технологии, имеющие сходные технические характеристики и предназначенных для совместной работы в аппаратуре. В состав современных серий входят десятки типов микросхем - от логических элементов до функционально законченных узлов: счетчиков, регистров, сумматоров, запоминающих устройств и других.
2.2. Логическое соглашение
В цифровых устройствах логические состояния представляются двумя уровнями напряжения: высоким, близким к напряжению источника питания Uпит, и низким, близким к нулю.
Два уровня напряжения, характеризующие логические состояния, определяются просто как более высокий и низкий. Эти два значения называются логическими уровнями. Часто названия логических уровней пишут заглавными буквами: ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ, и обозначают латинскими буквами H и L (от англ. слов: HIGH - высокий и LOW - низкий).
Существует логическое соглашение, определяющее, каким уровнем напряжения кодировать логическую 1 и логический 0. В положительной логике более высокий уровень напряжения (H) соответствует логической 1, а низкий - логическому 0 (H=1, L=0). В отрицательной логике - наоборот (L=1, H=0).
Элемент, выполняющий логические функции, можно оценивать с позиций как положительной, так и отрицательной логики. Его функциональная роль в обоих случаях будет различной.
Положительная логика имеет преимущественное применение. В каталогах, справочниках, в заводских этикетках логические функции цифровых микросхемах также даются для положительной логики.
Напряжение, соответствующее уровню логического 0 (сокращенно
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
