фывапывфпм. Цифровые интегральные микросхемы общие сведения
 Скачать 0.93 Mb.
|
МОП- ТРАНЗИСТОРЫБольшое распространение получили в последнее время интегральные микросхемы на основе полевых транзисторов структуры металл – окисел – полупроводник (МОП-транзисторы). Принципиальные особенности транзисторов этого вида позволяют создавать элементы и целые узлы цифровых устройств с малым потреблением мощности при высокой помехоустойчивости и нагрузочной способности (применительно к аналогичным элементам). Сравнительно с биполярными транзисторами они имеют меньшие размеры, что позволяет разместить на единице площади кристалла большее число элементов при более простой технологии. Параметры микросхем КМОП-структуры близки к идеальным : в статическом режиме они практически не потребляют мощности, имеют очень большое входное, высокую помехозащищенность, большую нагрузочную способность, довольно высокое быстродействие, хорошую температурную стабильность. Выходной сигнал практически равен напряжению источника питания. Комплементарные структуры допускают высокую плотность размещения элементов, что обеспечивает им преимущественное применение в больших интегральных схемах (БИС), представляющих собой законченные функциональные блоки из тысяч элементов на одном кристалле полупроводника. Современные микросхемы на КМОП-структурах устойчиво работают в широком диапазоне питающих напряжений, от 3 до 15 В, что позволяет питать их от различных источников, а также сопрягать по входам и выходам с микросхемами ТТЛ и операционными усилителями. Основной недостаток серийных микросхем КМОП-структуры сравнительно с ТТЛ меньшее быстродействие (fВХ 35 МГц). Во многих случаях, когда этот параметр не играет решающей роли, например в устройствах промышленной автоматики, медицинской аппаратуре, контрольно-измерительных приборах, приборах измерения времени, этим микросхемам отдается предпочтение. Отечественной промышленностью налажено массовое производство нескольких серий интегральных схем КМОП-структуры: 164, К176 (аналог СD4000 фирма RCA в 1968г.), К561, 564 (CD4000A), 764, 765, К188, К537, К572, К587. Первые пять серий из перечисленных содержат изделия различного функционального назначения: разнообразные логические элементы, дешифраторы, преобразователи уровня, арифметические и арифметико-логические устройства, мультиплексоры-демультиплексоры, триггеры, регистры, счетчики и др. Остальные серии специализированные и охватывают микросхемы большой степени интеграции: запоминающие устройства, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, элементы микропроцессорных наборов. На теле человека и на оборудовании за счет электризации могут возникать заряды статического электричества с потенциалом в несколько киловольт. Защитную цепочку на принципиальных схемах обычно не изображают. Для предотвращения нежелательных явлений напряжение питания следует всегда подавать раньше любых входных сигналов. Специфические особенности микросхем КМОП-структуры: чувствительность к статическим зарядам и диодно-резисторная охранная цепочка на входе, малая токовая отдача, возможность тиристорного эффекта и т.п. требуют соблюдения правил предосторожности в применении и обращении.      Рис.3. Включение ограничивающих резисторов В тех случаях когда на выходе оказывается большая емкость, следует для защиты выходных транзисторов добавить ограничивающий резистор RД1 (рис.3). Эта емкость, будучи заряженной, при выключении питания станет разряжаться на шину питания через верхний охранный диод входной цепочки. Для ограничения разрядного тока надо подключать также резистор RД2. Его сопротивление выбирается таким, чтобы ток не превышал 1-2 мА. Для подавления помех, возникающих в цепи питания, на плате с микросхемами между шиной питания UП и общей шиной включают конденсаторный фильтр: электролитический конденсатор 1-10 мкФ и параллельно ему в зависимости от числа микросхем на плате несколько керамических конденсаторов 0,01-0,1 мкФ. Предупреждение колебательных процессов. Когда линия, соединяющая вход КМОП с выходом предыдущей микросхемы либо с механическими контактами, имеет большую длину, то за счет индуктивности проводов и емкостей схемы может образоваться колебательный контур. Если добротность такого контура достаточно велика, в момент переключений за счет энергии источника питания будут возникать ударные колебания. Этому способствует высокое входное сопротивление элемента. Для предотвращения этого на вход микросхемы следует поставить дополнительный резистор RД, ограничивающий ток в охранных диодах входной защитной цепочки допустимым уровнем 1-2 мА. Неиспользуемые входы КМОП надлежит включать определенным образом, так, чтобы не нарушились условия работы микросхемы в целом. Здесь, как и в случае микросхем ТТЛ, на свободные входы подают постоянный потенциал (+UП или 0 в зависимости от функции элемента) либо объединяют их с другими, задействованными, входами. При обращении с микросхемами КМОП-структуры рекомендуется соблюдать меры предосторожности. Таблица.4. Значение выходных напряжений логических микросхем
 Примечание. UП напряжение питания КМПД-микросхем. | |||||||||