рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Высокие технологии
/
Стандартные серии цифровых интегральных микросхем.

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Стандартные серии цифровых интегральных микросхем.

Стандартные серии цифровых интегральных микросхем. - раздел Высокие технологии, Стандартные серии цифровых интегральных микросхем Выпускаемые Интегральные Микросхемы В Зависимости От Технологии Изготовления ...

Выпускаемые интегральные микросхемы в зависимости от технологии изготовления и их разновидностей подразделяются на серии, отличающиеся статическими и динамическими параметрами, функциональным разнообразием входящих в их состав элементов. Наиболее широкое распространение получили интегральные микросхемы, выполненные по технологиям ТТЛ, ТЛШ, k-МОП, n-МОП и ЭСЛ. Технологии непрерывно совершенствуются с целью увеличения быстродействия, нагрузочной способности, степени интеграции, уменьшения потребляемой мощности и весогабаритных характеристик.

Первые микросхемы были изготовлены на основе резистивно-транзисторной логикиРТЛ, затем на основе диодно-транзисторной логики ДТЛ, но широкого распространения они не получили. В начале 70-х годов появились первые микросхемы, выполненные по ТТЛ – технологии (транзисторно-транзисторная логика). Особенностью ТТЛ - технологии является использование многоэмиттерных транзисторов. В дальнейшем эта технология совершенствовалась и был выпущен целый ряд серий интегральных микросхем, выполненных по технологиям ТТЛ, ТТЛШ. Отечественные микросхемы малой степени интеграции и их зарубежные аналоги, выполненные по этим технологиям, приведены в таблице 1. Все приведённые отечественные серии являются аналогами интегральных микросхем фирмы Texas Instruments (TI). Однако, это не полные копии, а серии, часто отличающиеся лучшими параметрами и расширенными функциональными возможностями.

Таблица 1

отечественные	зарубежные	отечественные	зарубежные
	SN54		SN74
	SN54L	134,138	SN74L
	SN54H		SN74H
	SN54S		SN74S
	SN54LS		SN74LS
	SN54ALS	КР1533	SN74ALS
	SN54AS	КР1530	SN74AS
	SN54F	КР1531	SN74F

В приведенной таблице:

SN74 – обычная (стандартная) ТТЛ серия;

SN74L – (Low Power) малопотребляющая ТТЛ серия;

SN74H – (Hi Speed) высокоскоростная серия;

SN74S – (Schottky) ТТЛ серия на основе диодов Шоттки;

SN74LS – малое потребление с диодами Шоттки;

SN74ALS – (Advanced) усовершенствованная малопотребляющая серия с диодами Шоттки;

SN74AS – улучшенная с диодами Шоттки;

SN74F – (Fast-Fairchild Advanced Schottky) быстродействующая улучшенная с диодами Шоттки.

Серии SN54 и SN74 отличаются только температурным диапазоном и допустимой величиной отклонения источника питания от номинала.

T^o, C U_пит,В

SN54 -55…+125 4,5…5,5( 10%)

SN74 0…+70 4,75…5,25 ( 5%)

В конце 70-х начале 80 годов параллельно с ТТЛ технологией, начала развиваться МОП технология:

n-МОП n-MOS (Metal Oxide Semiconductor)

p-MOП p-MOS

k-MOП c-MOS (Complementary MOS)

Отечественные и зарубежные аналоги MOП серии сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Отечественные серии ИМС	Зарубежные аналоги	Фирма-производитель	Напряжение питания V_cc(B)
164,176	CD 4000	RCA	9 и 3-15
564,561	CD 4000A MC 4000A	RCA Motorola	3-15
KP 1561	CD 4000B MC 4000B	RCA Motorola	3-16
	54HC 74HC	National Semiconductor, Motorola	2-6
KP 1554 KP 1594	74 AC 74 ACT	Texas Instruments	3-5,5

До 1981 года все выпускаемые МОП серии отличались невысоким быстродействием и малыми выходными токами. Примерно в 1981 году появились 54 НС/ 74 НС / 1564 (Hi Speed CMOS) близкие по физическим параметрам к 54LS/74LS, в частности, среднее время задержки на один вентиль 10нс. Более высокого быстродействия добились в сериях 54АС/ 74 АС/ КР 1554 (Advanced C-MOS), время задержки на один вентиль 3,5 нс. Ещё более высокого быстродействия добились в сериях BCT (Bi CMOS-Bipolary C-MOS – ТТЛ Compatible Input) – технология с размещением биполярных и К-МОП транзисторов на одном кристалле с уровнями сигналов совместимыми с ТТЛ. Результатом постоянной работы по улучшению параметров ИМС, стали улучшенные серии ACQ/FCTQ, FCTx/FCTxT, FASTr и др.

На сегодняшний день параметры интегральных микросхем, выполненных по МОП технологии, уже ничем не уступают ТТЛ, ТТЛШ, а, в ряде случаев, даже превосходят их по помехоустойчивости, энергопотреблению, быстродействию, но проигрывают в стоимости.

Каждая серия имеет определённый набор интегральных микросхем различного функционального назначения. Совокупность этих микросхем принято называть функциональным рядом. Функциональный ряд разбивается на отдельные группы по функциональному назначению (логические элементы, триггеры, регистры, счётчики, сумматор и т. д.).

Интегральные микросхемы с одинаковым функциональным назначением и даже цоколёвкой могут встречаться в различных сериях, однако они отличаются своими параметрами и выбор конкретной серии для проектирования должен осуществляться с учётом этих параметров. Разработчики, как правило, уделяют основное внимание:

· быстродействию;

· потребляемой мощности;

· нагрузочной способности;

· помехоустойчивости;

· стоимости.

Каждый из этих параметров, в свою очередь, может характеризоваться несколькими значениями. Например, статическая и динамическая потребляемая мощность; нагрузочная способность в случае применения одной серии и разных серий и др. Из-за взаимной противоречивости параметров невозможно выбрать одну серию микросхем с наивысшими показателями всех параметров. Поэтому разработчики постоянно стремятся создавать новые семейства ИМС, отличающиеся лучшими значениями нескольких параметров (двух-трех). В таблице 3 для сравнения представлены характеристики (задержка на один вентиль, потребляемый ток, выходной ток логической единицы / выходной ток логического нуля) традиционных серий ИМС.

Таблица 3

№№

Серия

Технология

Задержка на вентиль, нс

Потребляемый ток, mA

I’_вых/I^o_вых, mA

TTL

CD4000/74AC

LS/S

Биполярная КМОП Биполярная

18/9

0,3 25/110

2/32 0,5/6,4 15/64

НС/НСТ

КМОП

29/35

0,08

6/6

FAST AS ALS.

Биполярная Биполярная Биполярная

6,5 6,2

15/64 15/64 15/64

АС/АСТ FST

КМОП КМОП

8/10 6,5

0,08 6,5

24/24 15/64

ACQ ACTQ FCTx FCTxT FASTr BCT

КМОП КМОП КМОП КМОП Биполярная БиКМОП

6,0 7,5 4,1-4,8 4,1-4,8 3,9 5,5

0,08 0,08 1,5 1,5

24/24 24/24 15/64 15/64 15/64 15/64

Серии первой строки таблицы стоят обычно очень дешево, имеют стабильные свойства, содержат широкий спектр ИМС различного функционального назначения. Однако их отличает невысокая тактовая частота работы, высокая потребляемая мощность. Усовершенствованные серии пятой строки таблицы наиболее быстродействующие, их отличает невысокое потребление, высокая помехоустойчивость, но они наиболее дорогие. Таким образом, проблема выбора серии ИМС должна решаться с учетом требований, предъявляемых к проектируемой системе. Например, если конечное изделие должно быть достаточно дешевым в отсутствии других требований, то следует выбирать серии из первой или второй строки таблицы. Если тактовая частота работы изделия до 10МГц и при этом требуется низкое энергопотребление, то выбор следует остановить на сериях ALS и т.д. В целом проблема выбора неоднозначна и решается с учетом многих факторов.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Стандартные серии цифровых интегральных микросхем

Комплексная цель первого модуля... Познакомиться с основными понятиями в области схемотехнического... Основные типы выходных каскадов цифровых интегральных микросхем...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Стандартные серии цифровых интегральных микросхем.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Выходной каскад с открытым коллектором.
На схеме в качестве примера условно показан выходной каскад на транзисторе VT с диодом Шоттки. (Транзистор с диодом Шоттки, обеспечивает более высокую скорость рассе

Некоторые интегральные микросхемы логических элементов.
Ориентируясь на серию КР 1553 – аналог серии SN 74ALS, рассмотрим некоторые из наиболее часто используемых интегральных микросхем логических элементов. Приведем примеры условных гра

Система маркировки интегральных микросхем.
Маркировка интегральных микросхем – это символическое обозначение, наносимое на корпус. Оно несет в себе информацию о назначении микросхемы и некоторых ее свойствах (параметрах), например, конструк

Основные параметры цифровых логических микросхем.
Различают электрические (статические, динамические), схемотехнические, конструктивные, интегральные и другие параметры цифровых интегральных микросхем. К основным статическим

Триггеры.
Триггером называется цифровое устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний. Состояние триггера определяется уровнем напряжения на его выходах. Если напр

Асинхронный RS-триггер
Функциональная схема и УГО RS триггера имеют вид: Триггер функционирует в соответствии со следующей таблицей переходов: Таблица пер

Асинхронный - триггер.
Данный тип триггера в отличие от предыдущего реализуется на элементах И-НЕ. Ниже приведена его функциональная схема, УГО, таблица переходов и пример временной диаграммы работы.

Синхронный одноступенчатый RS – триггер со статическим управлением записью
Функциональная схема, УГО, таблица переходов и пример временной диаграммы работы одноступенчатого синхронного RS – триггера со статическим управлением записью приведены ниже.

D-триггер со статическим управлением записью
Этот тип триггера строится на основе синхронных одноступенчатых и двухступенчатых RS-триггеров Функциональная схема и УГО триггера имеют следующий вид: &nbs

JK – триггер со статическим управлением записью
Таблица переходов JK – триггера со статическим управлением по ходу «С» может быть представлена следующим образом: Таблица переходов JK – триггера

Асинхронный и синхронный Т-триггеры
Триггер со счетным входом (иначе Т-триггер) каждый раз с приходом очередного счетного импульса перебрасывается в противоположное состояние. Асинхронный Т- триггер может быть реализо

Триггеры с динамическим управлением записью
Триггеры с динамическим управлением записью отличаются тем, что изменение выходного состояния происходит в течение короткого времени в момент прохождения переднего или заднего фронтов сигнала на си

Синхронный -триггер с динамическим управлением записью
Среди триггеров с динамическим управлением широкое распространение получила так называемая трех триггерная схема. Схема строится на основе синхронного RS-триггера (элементы 2, 3, 5, 6) со статическ

D-триггер с динамическим управлением записью
Требуемую структуру D-триггера можно получить на основе RS-триггера с динамическим управлением записью: Роль входа D выполняет вход R исходн

JK-триггер с динамическим управлением записью
В интегральном исполнении выпускаются JK-триггеры, срабатывающие как по переднему так и по заднему фронту синхронизирующего сигнала «С». В основе JK-триггера, срабатывающего по переднему фронту, мо

Последовательные (сдвигающие) регистры
Последовательные регистры выполняют сдвиг информации, хранившейся в i разряде, в (i+1) разряд (сдвиг вправо) или в (i-1) разряд (сдвиг влево). Для построения могут использоваться только триггеры с

Параллельно-последовательные и последовательно-параллельные регистры
Параллельно-последовательные и последовательно-параллельные регистры могут быть построены на триггерах с динамическим управлением записью или двухступенчатых синхронных триггерах со

Двоичные дешифраторы.
Двоичный дешифратор – это комбинационная схема, преобразующая двоичный код на адресных входах в сигнал на одном из выходов. Десятичный номер этого выхода соответствует двоичному код

Мультиплексоры
Мультиплексор – это многовходовая комбинационная схема с одним выходом. Входы мультиплексора подразделяются на информационные D0D1…Dn-1 и управляющие V

Демультиплексоры.
Демультиплексор – это комбинационная схема, выполняющая функцию, обратную функции мультиплексора, то есть она имеет один информационный, k управляющих входов и n информационных выхо

Шифраторы
Шифратор – это комбинационная схема, преобразующая унитарный код на входе в один из позиционных кодов на выходе. Если позиционный код на выходе двоичный, то шифратор называется двоичным. Одно из ос

Полный одноразрядный комбинационный сумматор.
Схема полного комбинационного сумматора складывает i-ые разряды слагаемых ai и bi и перенос из предыдущего разряда Pi-1. Для ее реализации потребуется дв

Накапливающие двоичные сумматоры
Схемы накапливающих двоичных сумматоров строятся на основе комбинационных сумматоров с добавлением регистров для запоминания суммы. Схема последовательного накапливающего сумматора имеет вид:

Схемы сравнения.
Схемой сравнения называют комбинационную схему, реализующую следующие системы уравнений: 0, А ¹ В 0, А £ В 0, А ³ В А=В = А>В = А<В = 1, А = В 1, А

Схемы контроля четности
Схемы контроля четности используются для контроля приема/передачи информации для формирования контрольного разряда или проверки контрольной суммы. В случаях контроля на четность или нечетн

Счётчики
Счётчик – это операционный узел ЭВМ, который подсчитывает количество входных импульсов и запоминает код, соответствующий этому количеству. Если запоминаемый код – двоичный, то счётч

Асинхронные двоичные счётчики с последовательным переносом.
Асинхронные двоичные счётчики с последовательным переносом строятся на основе цепочки последовательно включённых Т-триггеров, каждый из которых делит входную последовательность на д

Асинхронные двоичные счётчики со сквозным и параллельным переносами.
Для ускорения срабатывания схем асинхронных счётчиков необходимо чтобы триггеры счетчика меняли своё состояние не последовательно во времени, а непосредственно вслед за приходом оче

Реверсивные двоичные счетчики
Реверсивные двоичные счетчики могут считать в прямом или обратном направлениях в зависимости от управляющих сигналов или зависимости от того, на какой вход подаются счетные импульсы

Определение требуемого числа триггеров n, выбор типа триггера, построение базовой схемы двоичного счетчика для M=2n.
В нашем случае n=]log26[=3, M=8. Выбор типа триггера и базовой схемы зависят от целей построения счетчика. В рассматриваемом примере будем считать, что базовая схема представляе

Некоторые интегральные микросхемы двоичных счетчиков
В этой микросхеме как бы два счетчика в одном корпусе с общими входами R. Для первого счетчика M1=2, для второго М2=8.