хъхз. Микроэл-1. Классификация интегральных микросхем. Система обозначений интегральных микросхем
 Скачать 1.35 Mb.
|
|
Дисциплина «Микроэлектроника» ТЕМА: «Классификация интегральных микросхем. Система обозначений интегральных микросхем» Легостаев Николай Степанович, профессор кафедры «Промышленная электроника» Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Одна из основных проблем , стоящих перед электроникой, связана с требованием улучшения технических параметров электронных систем с одновременным уменьшением их габаритов и потребляемой энергии. Решение проблемы миниатюризации электронной аппаратуры связано с современным этапом развития электроники - микроэлектроникой. МИКРОЭЛЕКТРОНИКА – область электроники, охватывающая проблемы создания электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. В микроэлектронике используются различные свойства твердого тела, особенно полупроводников, для создания функциональных блоков и узлов, связанных электрически, конструктивно и технологически. В едином технологическом процессе обработки отдельным участкам полупроводника придаются свойства различных элементов (диодов, транзисторов и т. д.) и их соединений, так что они образуют интегральную схему. Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Кремниевая интегральная микросхема Топология ИМС 140 УД14 Топология интегральной микросхемы - зафиксированное на материальном носителе пространственно-геометрическое расположение совокупности элементов интегральной микросхемы и связей между ними. Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Классификация изделий микроэлектроники Степень интегра- ции Количество элементов и компонентов, содержащихся в корпусе микросхемы Название интегральной схемы Обозначение в англоязычной литературе 1 1…10 МИС (малая интегральная схема) Integrated Circuit (1C) 2 10…10 2 МИС или СИС (средняя интегральная схема) 1C или Medium Scale Integration (MSI) 3 10 2 …10 3 СИС или БИС (большая интегральная схема) MSI или Large Scale Integration (LSI) 4 10 3 …10 4 БИС Large Scale Integration (LSI) 5 10 4 …10 5 СБИС - сверхбольшая интегральная схема Very Large Scale Integration (VLSI) 6 10 5 …10 6 СБИС - сверхбольшая интегральная схема Very Large Scale Integration (VLSI) 7 10 6 …10 7 СБИС - сверхбольшая интегральная схема Very Large Scale Integration (VLSI) выше 7 более 10 7 УБИС – ультра большая интегральная схема Ultra Large Scale Integration (ULSI) Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Аналоговые ИС быстродейств. широкопо- лосные узкополосные широкополосные сверхвысоко- частотные Радиочастотные ИС Операционные усилители общего применения прецизионные микромощные Инструментальные аналоговые ИС компараторы перемножители преобразователи аналог-код, код-аналог регуляторы и повторители уровня стабилизаторы напряжения усилители низкой частоты ВЧ и СВЧ передающие устройства Силовые ИС Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Интегральные микросхемы проектируются и выпускаются сериями. Серия интегральных микросхем – совокупность типов интегральных микросхем, обладающих конструктивной электрической и, при необходимости, информационной и программной совместимостью и предназначенных для совместного применения В основе классификации цифровых микросхем по типу логики лежит принцип схемотехнического построения базового логического элемента серии микросхем. Потенциальные цифровые микросхемы, которые являются наиболее распространенными, по типу логики подразделяют на следующие классы : диодно-транзисторной логики ( ДТЛ ), транзисторно-транзисторной логики ( ТТЛ ), транзисторно-транзисторной логики с диодами Шотки ( ТТЛШ ), эмиттерно-связанной логики ( ЭСЛ ), интегральной инжекционной логики ( И 2 Л ), логики на комплементарных МДП-транзисторах (КМДП, КМОП), на МДП-транзисторах с каналом n-типа (n-МДП, n-МОП) и на полевых транзисторах с затвором Шотки на основе арсенида галлия (ПТШ-GaAs). Классификация и система обозначений интегральных микросхем. По функциональному назначению все ИМС делятся на два класса: цифровые и аналоговые. Внутри каждого класса ИМС принята более детальная классификация микросхем по функциональному назначению и по целому ряду других признаков. Всё это находит отражение в условном обозначении интегральной микросхемы. Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Условное обозначение микросхемы представляет собой цифро-буквенный код , содержащий следующие элементы: трех- или четырехзначный номер серии; двухбуквенный индекс, указывающий на функциональное назначение; номер разработки микросхемы в серии среди микросхем одного вида; буквенный индекс, указывающий на разновидность микросхемы по какому- либо показателю, в частности по одному из параметров (может отсутствовать); буквенный префикс, размещаемый в начале условного обозначения (может отсутствовать). Первая цифра номера серии указывает на конструктивно-технологическое исполнение микросхемы: 1,5,6,7 – полупроводниковые микросхемы ; 2,4,8 – гибридные микросхемы; 3 – прочие микросхемы (пленочные, керамические и др.) . Следующие две-три цифры номера серии являются порядковым номером разработки. При четырехзначном номере серии вторая цифра указывает на область применения микросхемы: 0 – бытовая техника; 1 – аппаратура аналогового типа; 4 – операционные усилители; 5 – цифровые устройства; 6 – микросхемы памяти; 8 – микропроцессорные БИС. Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Первая буква двухбуквенного индекса указывает подгруппу, а вторая – вид микросхемы по функциональному назначению. Буквенный префикс условного обозначения указывает условия приемки микросхемы на заводе-изготовителе. Наличие первой буквы “К” обозначает микросхемы широкого применения. Вторая буква обозначает материал и тип корпуса : А – пластмассовый планарный корпус (корпус типа 4); И – стеклокерамический планарный корпус; Р – пластмассовый DIP-корпус (корпус типа 2); Е – металлополимерный DIP-корпус; М – металлокерамичекий, керамический DIP-корпус; С – стеклокерамический DIP-корпус; Ф – пластмассовый микрокорпус; Н – керамический микрокорпус; Б – бескорпусное исполнение. Буква, обозначающая материал и тип корпуса может отсутствовать. Внутри каждого класса интегральные микросхемы по функциональному признаку делят на подгруппы : логические элементы, генераторы сигналов, детекторы, коммутаторы и ключи, цифровые устройства, триггеры, усилители, запоминающие устройства, формирователи, схемы сравнения, фоточувствительные схемы с зарядовой связью, источники вторичного электропитания, преобразователи сигналов, схемы задержки, вычислительные средства, наборы элементов, модуляторы, многофункциональные схемы, фильтры. Развернутая информация видов интегральных микросхем представлена на слайдах №100 – 109 по дисциплине «Микроэлектроника». Классификация и система обозначений интегральных микросхем. В каждой подгруппе интегральные микросхемы по функциональному признаку делят на виды Классификация и система обозначений интегральных микросхем. В каждой подгруппе интегральные микросхемы по функциональному признаку делят на виды Классификация и система обозначений интегральных микросхем. В каждой подгруппе интегральные микросхемы по функциональному признаку делят на виды Классификация и система обозначений интегральных микросхем. В каждой подгруппе интегральные микросхемы по функциональному признаку делят на виды УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Условное графическое обозначение (УГО) ИМС имеет форму прямоугольника, к которому подводят линии выводов. УГО ИМС может содержать три поля: основное и два дополнительных. Дополнительные поля располагают слева и справа от основного поля. Допускается дополнительные поля разделять на зоны, которые отделяют горизонтальной чертой. В первой строке основного поля УГО помещают обозначение функции ИМС. В допол- нительных полях помещают информацию о назначениях выводов (метки выводов, указатели). Выводы ИМС подразделяются на следующие виды: входы, выходы, двунаправленные выводы и выводы, не несущие логической информации. Входы ИМС изображают с левой стороны УГО, выходы – с правой стороны. Двунаправленные выводы и выводы, не несущие логической информации, помещают с правой или левой стороны прямоугольника. Допускается ориентация УГО, при которой входы располагают сверху, выходы – снизу. УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ указатель указатель ** ** ** основное поле метки обозначение функции линия вывода левое дополнительное поле правое дополнительное поле зона С По высоте размеры УГО определяются количеством линий выводов, количеством интервалов, количеством строк информации в основном и дополнительном полях, размером шрифта. По ширине размеры УГО определяются наличием дополнительных полей, количеством знаков, помещаемых в одной строке внутри УГО (с учетом пробелов), размером шрифта. ГОСТ 2.743-91 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники.» УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Расстояние между линиями выводов должно быть кратным величине с . Размер УГО по высоте, расстояние между горизонтальной строкой УГО, границей зоны и линией вывода должно быть кратным величине 0,5с . При разделении групп линий выводов интервалом его величина должна быть не менее 2с и кратной величине с. При ручном (неавтоматизированном) выполнении схемы , ширина дополнительного поля должна быть не менее 5 мм, размер указателя – не более 3мм. При увеличении количества символов в строке ширина дополнительного поля должна быть соответственно увеличена. Знак “*” проставляют перед обозначением функции, если все выводы ИМС являются нелогическими. 5мм c Обозначения основных и производных функций ИМС оформлены в виде таблиц и представлены на слайдах №118 – 130 по дисциплине «Микроэлектроника». Наименование основной функции Обозначение Наименование производной функции Обозначение производной функции Счетчик CT Счетчик по основанию n Счетчик двоичный Счетчик десятичный CTn CT2 CT10 УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Обозначения основных и производных функций ИМС сведены в таблицы и представлены на слайдах по дисциплине «Микроэлектроника». Фрагмент таблицы «Обозначение функций ИМС», приведенной в слайдах по дисциплине «Микроэлектроника»: На слайдах по дисциплине «Микроэлектроника» размещены таблицы: «Метки выводов ИМС» (слайды №135 – 143), «Метки выводов, не несущих логической информации» (слайды №144 – 146), «Составные метки выводов» (слайды №147 – 148). УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Фрагмент таблицы «Метки выводов ИМС», приведенной в слайдах по дисциплине «Микроэлектроника» : Наименование Обозначение Установка в состояние “логическая 1” S Установка в состояние “логический 0” R Установка в исходное состояние (сброс) SR Разрешение установки универсального JK-триггера в состояние “логическая 1” (J-вход) J Разрешение установки универсального JK-триггера в состояние “логический 0” (К-вход) K УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ На рисунке представлено условное графическое обозначение (УГО) четырехразрядного регистра памяти с тремя выходными состояниями, который содержит четырехразрядную входную шину DI, четырехразрядную выходную шину DO, динамический вход синхронизации по фронту тактовых импульсов С, инверсные входы “разрешение записи”, объединенные логикой И (&IE), инверсные входы “разрешение считывания”, объединенные логикой И (&OE), а также прямой вход сброса R. УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Примеры условных графических обозначений интегральных микросхем четырехразрядных синхронных реверсивных счетчиков K555ИЕ7 и К555ИЕ6 . Микросхемы содержат два счетных входа “+1” и “-1” с управлением по фронту тактовых импульсов. Тактовые импульсы подаются на один из этих входов в зависимости от того, в каком направлении требуется вести счет. При работе в режиме суммирующего счетчика тактовые импульсы подаются на вход “+1”, а при работе в режиме вычитающего счетчика – на вход “-1”. Информационные входы D3-D0 предназначены для записи в счетчик произвольного исходного состояния. Запись исходного состояния производится подачей сигнала логического нуля на асинхронный инверсный вход V разрешения установки счетчика в произвольное состояние. Асинхронный вход R служит для сброса счетчика в нулевое состояние и является приоритетным над остальными входами. На выходах Q3-Q0 формируется двоичный код, определяющий текущее состояние счетчика. Инверсные выходы используют для каскадного соединения микросхем счетчиков. " 0", " 15", " 9" Один корпус интегральной микросхемы содержит шесть логических элементов НЕ Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Ключ – конструктивная особенность, позволяет определить вывод с номером 1. ключ Один корпус интегральной микросхемы содержит четыре логических элемента И-НЕ & & & & 1 2 5 6 8 9 12 13 3 4 10 11 Классификация и система обозначений интегральных микросхем. Внимание: 1) Определиться с выводами, предназначенными для подключения напряжения питания , призвана таблица « Подключение выводов, не несущих логическую информацию », представленная на слайде №215 2) Информация о величине напряжения питания интегральных микросхем представлена в таблицах слайда №220 ( Основные параметры ИМС ТТЛ и ТТЛШ ), слайда №222 ( Основные параметры ИМС ЭСЛ при 25 С ) и слайда №225 ( Основные параметры ИМС КМОП при 25 С ). УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Условно-графические обозначения микросхемы К555ТМ2 (два D-триггера с управлением по фронту импульсов синхронизации) и микросхемы К555ТВ9 (два универсальных JK-триггера с управлением по срезу импульсов синхронизации), которые содержат инверсные входы предварительной установки триггеров в единичное и нулевое состояния. УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Вариант 1: используются два D-триггера микросхемы К555ТМ2 Вариант 2: используется один D-триггер микросхемы К555ТМ2 Микросхема К555ТМ2: содержит два D-триггер одном корпусе. Вопросы для самоконтроля 2. Общими правилами построения условных графических обозначений (УГО) элементов цифровой техники ГОСТ 2.743-91 допускает три поля: основное и два дополнительных. Какую информацию помещают в дополнительных полях ? 3. Основное поле условного графического обозначения интегральной микросхемы содержит индекс ТВ . Определите функциональное назначение ИМС. 1. Дайте определение «Серия интегральных микросхем». Рекомендуемая литература 1. Легостаев Н.С. Микроэлектроника: учебное пособие / Н.С. Легостаев, К.В. Четвергов. – Томск: Эль Контент, 2013. – 172 с. ISBN 978-5-4332-0073-9 2. Легостаев Н.С. Микроэлектроника: методические указания по изучению дисциплины / Н.С. Легостаев, К.В. Четвергов. – Томск: факультет дистанционного обучения, ТУСУР, 2012. – 90 с. 3. Легостаев Н.С. Микроэлектроника: слайды / Н.С. Легостаев, К.В. Четвергов. – Томск: факультет дистанционного обучения, ТУСУР, 2012. – 303 слайда. Спасибо за внимание Вопросы и пожелания можно присылать через диспетчерский отдел ФДО. Следующее занятие будет посвящено математическому аппарату цифровой микроэлектроники. Для подготовки к занятию изучите материал, представленный в разделе 3 учебного пособия на страницах 21-36. Постарайтесь уяснить основные законы алгебры логики и правила минимизации функций алгебры логики по картам Карно. |