Применение интегральных микросхем: разновидности, буквы и цифры расшифровки

Содержание

Применение — интегральная микросхема — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Применение — интегральная микросхема

Cтраница 1

Применение интегральных микросхем и типовых узлов современной микроэлектроники позволяет с успехом решать перечисленные выше сложные задачи.  [1]

Применение интегральных микросхем позволяет уменьшить габариты аппаратуры и ее массу в несколько раз. Это объясняется тем, что элементы интегральных микросхем весьма малы — их размеры составляют единицы и десятые доли микрона.  [2]

Применение интегральных микросхем позволило усовершенствовать и создать новые методы проектирования, конструирования я производства радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, повысить ее технические в эксплуатационные характеристики, внедрить электронику в ряд устройств, традиционно выполняемых на механических или электромеханических принципах действия.  [3]

Применение интегральных микросхем позволяет реализовать ряд более сложных схемных решений.  [4]

Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике / Под ред Б Н Файзулаева.  [5]

Применение интегральных микросхем в ЦИС расширяет их функциональные возможности, резко снижает габаритные размеры и массу, повышает надежность.  [6]

Применение интегральных микросхем позволило перейти к созданию мини — ЭВМ, которые по мощности и быстродействию не уступали большим машинам 50 — 60 — х годов, БО отличались от них существенно меньшими габаритными размерами и повышенной экономичностью.  [7]

Широкие применение интегральных микросхем, микропроцессорных комплектов БИС позволило перейти к созданию многофункциональных программируемых средств, отличающихся высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками.  [8]

Благодаря применению интегральных микросхем существенно повышена функциональная насыщенность новых устройств, вследствие чего в среднем каждый их — них выполняет функции двух старых устройств комплекса Каскад. Это значительно уменьшает потребное число приборов при реализации — конкретных схем регулирования.  [9]

Благодаря применению интегральных микросхем существенно повышена функциональная насыщенность новых устройств, вследствие чего в среднем каждый их — них выполняет функции двух старых устройств комплекса Каскад. Это значительно уменьшает потребное число приборов при реализации — конкретных схем регулирования.  [10]

Вопросы разработки и применения интегральных микросхем с большой степенью интеграции, или БИС, занимают центральное место в современной вычислительной технике и автоматике. Появление БИС значительно изменяет подход к проектированию аппаратуры, позволяя переложить значительную часть функций с программных на аппаратные средства.  [12]

Вольтметр выполнен с применением интегральных микросхем и отличается высокой эксплуатационной надежностью, малыми габаритными размерами, массой и потребляемой мощностью.  [14]

В связи с применением интегральных микросхем удалось значительно уменьшить объемы устройств вычислительных машин и одновременно улучшить их качественные характеристики и показатели надежности.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Основы применения линейных интегральных микросхем

Электронная схема — это группа электронных компонентов, соединенных для определенной цели.

Простая электронная схема может быть сконструирована легко, потому что она требует нескольких дискретных электронных компонентов и соединений. Однако проектирование сложной электронной схемы является сложным, поскольку требует большего количества дискретных электронных компонентов и их соединений. Это также требует времени для создания таких сложных схем, и их надежность также меньше. Эти трудности можно преодолеть с помощью интегральных схем.

Интегральная схема (IC)

Если несколько электронных компонентов соединены в одном кристалле из полупроводникового материала, то этот чип называется интегральной схемой (ИС) . Он состоит из активных и пассивных компонентов.

В этой главе рассматриваются преимущества и типы микросхем.

Преимущества интегральных схем

Интегральные схемы предлагают много преимуществ. Они обсуждаются ниже —

  • Компактный размер — для данной функциональности вы можете получить схему меньшего размера с использованием интегральных схем по сравнению с той, которая построена с использованием дискретной схемы.

  • Меньший вес . Схема, построенная с использованием микросхем, весит меньше, чем масса дискретной схемы, которая используется для реализации той же функции микросхемы. с использованием микросхем, по сравнению с построенными с использованием дискретной схемы.

  • Низкое энергопотребление — микросхемы потребляют меньше энергии, чем традиционные схемы, из-за их меньшего размера и конструкции.

  • Снижение затрат — микросхемы доступны по значительно более низкой цене, чем дискретные схемы, из-за их технологий изготовления и использования меньшего количества материала, чем дискретные схемы.

  • Повышенная надежность — поскольку они используют меньшее количество соединений, интегральные схемы обеспечивают повышенную надежность по сравнению с цифровыми цепями.

  • Улучшенные рабочие скорости — интегральные схемы работают на улучшенных скоростях из-за своей скорости переключения и меньшего энергопотребления.

Компактный размер — для данной функциональности вы можете получить схему меньшего размера с использованием интегральных схем по сравнению с той, которая построена с использованием дискретной схемы.

Меньший вес . Схема, построенная с использованием микросхем, весит меньше, чем масса дискретной схемы, которая используется для реализации той же функции микросхемы. с использованием микросхем, по сравнению с построенными с использованием дискретной схемы.

Низкое энергопотребление — микросхемы потребляют меньше энергии, чем традиционные схемы, из-за их меньшего размера и конструкции.

Снижение затрат — микросхемы доступны по значительно более низкой цене, чем дискретные схемы, из-за их технологий изготовления и использования меньшего количества материала, чем дискретные схемы.

Повышенная надежность — поскольку они используют меньшее количество соединений, интегральные схемы обеспечивают повышенную надежность по сравнению с цифровыми цепями.

Улучшенные рабочие скорости — интегральные схемы работают на улучшенных скоростях из-за своей скорости переключения и меньшего энергопотребления.

Типы интегральных микросхем

Интегральные схемы бывают двух типов — аналоговые интегральные схемы и цифровые интегральные схемы .

Аналоговые интегральные схемы

Интегральные схемы, которые работают во всем диапазоне непрерывных значений амплитуды сигнала, называются аналоговыми интегральными схемами. Они далее подразделяются на два типа, как обсуждено здесь —

  • Линейные интегральные схемы . Аналоговая ИС называется линейной, если существует линейная зависимость между ее напряжением и током. IC 741, 8-контактный операционный усилитель Dual In-Line Package (DIP), является примером линейной ИС.

  • Радиочастотные интегральные схемы . Аналоговая ИС называется нелинейной, если существует нелинейная зависимость между ее напряжением и током. Нелинейная ИС также называется радиочастотной ИС.

Линейные интегральные схемы . Аналоговая ИС называется линейной, если существует линейная зависимость между ее напряжением и током. IC 741, 8-контактный операционный усилитель Dual In-Line Package (DIP), является примером линейной ИС.

Радиочастотные интегральные схемы . Аналоговая ИС называется нелинейной, если существует нелинейная зависимость между ее напряжением и током. Нелинейная ИС также называется радиочастотной ИС.

Цифровые интегральные схемы

Если интегральные схемы работают только на нескольких предварительно определенных уровнях вместо того, чтобы работать для всего диапазона непрерывных значений амплитуды сигнала, то они называются

цифровыми интегральными схемами .

В следующих главах мы обсудим различные линейные интегральные схемы и их применение.

Применение интегральных схем в авиационной радиоэлектронике Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

диоэлектроники : сб. науч. ст. Краснояр. гос. техн. ун-та. М. : Радио и связь. 2006. С. 446-450.

References

1. Vovk V. I., Lipin A. V., Saranskij Ju. N. Zonal’naja navigacija: uchebnoe posobie. SPB. : Akademija GA, 2004. 145 s.

2. Bochkarev V. V., Kryzhanovskij G. A., Suhih N. N. Avtomatizirovannoe upravlenie dvizheniem aviacionnogo

transporta ; pod red. G. A. Kryzhanovskogo. M. : Transport, 1999. 298 s.

3. Vychuzhanin V. B., Borsoev V. A. Metody povyshenija dostovernosti peredachi dannyh po sputnikovym kanalam svjazi pri UVD s avtomaticheskim zavisimym nabljudeniem // Sovremennye problemy radiojelektroniki : sb. nauch. st. Krasnojar. gos. tehnich. un-ta. M. : Radio i svjaz’, 2006. S. 446-450.

© Акзигитов А. Р., 2013

УДК 621.396.932.1

ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ В АВИАЦИОННОЙ РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ

А. Р. Акзигитов, В. Д. Никитин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]

Рассматривается преимущество интегральных микросхем при использовании их в сложных авиационных ЭС. Ключевые слова: интегральные микросхемы, аналого-цифровой преобразователь.

APPLICATION OF INTEGRATED CIRCUITS IN AVIONICS

A. R. Akzigitov, V. D. Nikitin

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected]

This article considers the advantages of integrated circuits when used in complex aircraft ES. Keywords: integrated microcircuits, analog-to-digital converter.

Одной из основных проблем, стоящих перед гражданской авиацией (ГА), является широкое внедрение бортовых и наземных систем навигационного радиотехнического оборудования, обеспечивающих автоматизацию управления воздушным движением (УВД), взлетом и посадкой самолетов и повышающих безопасность и регулярность полетов. Сложность и многообразие задач, решаемых авиационными электронными системами (ЭС), объясняют сложность их аппаратурной реализации, большие массы и объемы аппаратуры, требуют высокой точности и надежности работы авиационных ЭС в реальных условиях эксплуатации. В то же время существует необходимость уменьшения массы и габаритов бортовой электронной аппаратуры.

Решение указанных противоречий состоит в разработке, изготовлении и применении авиационной электронной аппаратуры (ЭА) с широким использованием интегральных микросхем и микрокомпонентов. Практическое решение этой проблемы основывается на совершенствовании методов конструирования авиационной ЭА, опирающихся на использование тонкопленочной и твердотельной технологии многослойных печатных плат, современных магнитных материалов, внедрение функционально-узлового метода проектирования, высокопроизводительных методов производства, стандартизации и унификации авиационной ЭА [1].

Интегральные микросхемы, являясь основной элементной базой микроэлектроники и радиоэлектроники, позволяют реализовать подавляющее большинство аппаратурных функций, обладают высокой температурной стабильностью и технологической однородностью. Стоимость их изготовления постоянно снижается.

Развитие микроэлектроники способствовало появлению малогабаритных, высоконадежных и экономичных устройств вычислительной техники на основе цифровых интегральных схем (ИС). Интегральная схема — это помещенная в единый герметизированный корпус электронная цепь, в которой функции отдельных электронных элементов или их совокупностей выполняют области из проводящих, полупроводниковых и диэлектрических материалов. Транзисторы и диоды, резисторы и соединительные проводники в ИС формируются в течение одной последовательности технологических операций и не могут конструктивно быть отделены друг от друга.

Отличительными особенностями ИС являются многопозиционные методы изготовления электронных цепей или их частей. С точки зрения технологического изготовления более предпочтительными являются схемы, состоящие из минимального количества типов элементов, причем требования к допускам и размерам этих элементов не должны быть жесткими.

Эксплуатация и надежность авиационной техники

Эти обстоятельства предопределили направление, по которому цифровые ИС проектируются и выпускаются в основном как полупроводниковые схемы с потенциальными связями. Основным признаком ИС является наличие связи по постоянному току между входами и выходами элементов. Схемотехническая реализация многообразия ИС потенциального типа осуществляется на основе ряда типовых базовых, функциональных элементов.

Требования снижения мощности потребления, массогабаритных характеристик и увеличения быстродействия вычислительных средств привели к созданию различных ИС, отличающихся как техническими характеристиками, так и принципами схемотехнической организации. Как правило, разработка цифровых ИС проводится сериями. Серия представляет собой набор интегральных схем, имеющих единую схемотехническую организацию и конструктивно-технологическую основу. Состав серий ИС обычно представлен комбинационными схемами, реализующими простые логические функции, и триггерными схемами, В отдельные серии входят также и функционально сложные схемы, представляющие собой узлы и блоки вычислительных устройств.

Одним из критериев, характеризующих технологический уровень производства интегральных микросхем с учетом их размеров и массы, является степень интеграции компонентов схем в пределах конструктивной единицы. Обычно степень интеграции характеризуют числом элементов, расположенных на кристалле.

За последние 10 лет число транзисторов, расположенных на кристалле, возросло на два порядка вследствие уменьшения размеров активных элементов и применения новых технологических процессов. Высокий уровень интеграции позволил перейти в настоящее время к изготовлению на одном кристалле сложных функциональных узлов, например, блоков обработки данных, устройств микропрограммного управления, приоритетного прерывания и др. [2].

Перспективы повышения степени интеграции связаны с использованием различных перспективных модификаций технологических процессов, с учетом которых можно прогнозировать получение степени интеграции до 106 элементов на кристалл. Теоретический предел для плотности МОП-транзисторов (типа металл — окисел — проводник), расположенных на одной пластине, составляет 107…108 элементов на 1 см2. Количество элементов, расположенных на одном кристалле, для полупроводниковых микросхем уже достигло нескольких сот тысяч.

Следует отметить также еще одно важное преимущество интегральных микросхем при использовании их в сложных авиационных ЭС. Поскольку подобные авиационные ЭС строятся на основе функциональных блоков определенного типа, необходимо обеспечить унификацию связей между этими блоками, что влечет за собой определенную аппаратурную избыточность. При применении микросхем благодаря их высокой надежности и малой стоимости (в пересчете на одну выполняемую функцию) введение аппаратурной избыточности незначительно отражается

на характеристиках системы, и оказывается возможной реализация функционально-узлового принципа построения авиационной ЭА.

Успехи, достигнутые в области разработки микропроцессоров и запоминающих устройств с использованием новой микроэлементной базы, открывают новые возможности усовершенствования существующих и разработки принципиально новых авиационных ЭС.

В настоящее время на самолетах ГА внедряется ЭА, полностью либо частично выполненная на интегральных микросхемах и новой микроэлементной базе. К такой аппаратуре относятся доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса самолета, радиоаппаратура систем ближней навигации и посадки, бортовые навигационные радиолокаторы, радиокомпасы, радиовысотомеры, навигационные вычислители и др. В значительной мере расширяется использование новой элементной базы в наземных радиосредствах навигации и управления воздушным движением.

Разработка проверочной аппаратуры (ПА) в последнее время все более актуальна, так как дорабатываемые системы на старых самолетах (Ту-154, Ил-76, Ил-86) и системы на новых самолетах (Ту-204, Ту-214, Гу-334, Ил-96, Ил-114, Ан-140, Ан-74ТК-300) построены на новой элементной базе. Системы дорогостоящие, а проверочная аппаратура на порядок дороже самих систем, это связано с тем, что производство осуществляется небольшими партиями, а затраты производства на изготовление интегральных схем велики. Поэтому большинство авиакомпаний отказываются оснащать свои лаборатории новой ПА, из-за этого для проведения регламентных работ или при поломке систем и блоков их необходимо отправлять на завод-изготовитель, что весьма дорого. В специализированных магазинах радиодеталей стоимость логических элементов и интегральных схем незначительна, поэтому весьма целесообразно разрабатывать, конструировать и сертифицировать ПА собственными силами на базе технических вузов и лабораторий авиапредприятий, что в десятки раз снизит стоимость ПА и уменьшит затраты на техническое обслуживание и ремонт (ТО и Р).

Наиболее целесообразно осуществлять разработку ПА с применением ЭВМ, так как на 70 % современное авиационное и радиоэлектронное оборудование (А и РЭО) состоит на базе цифровой электроники, поэтому необходимо сопряжение разряда выходного цифрового сигнала с блоков с разрядностью цифрового сигнала ЭВМ. Если сигнал аналоговый, то ввести его в ЭВМ через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и произвести его анализ на соответствие допустимым значениям.

Библиографические ссылки

1. Регламенты технической эксплуатации самолета Ту-154М. Т. 3 (А и РЭО). М. : Воздушный транспорт, 1990.

2. Техническая эксплуатация летательных аппаратов : учебник для вузов / Н. Н. Смирнов, Н. И. Влади-

миров, Ж. С. Черненко и др. ; под ред. Н. Н. Смирнова. М. : Транспорт, 1990.

Reference

1. Reglamenty tehnicheskoj jekspluatacii samoleta Tu-154M. T. 3 (A i RJeO). M. : Vozdushnyj transport, 1990.

2. Tehnicheskaja jekspluatacija letatel’nyh apparatov : ucheb. dlja vuzov / N. N. Smirnov, N. I. Vladimirov, Zh. S. Chernenko i dr. ; pod red. N. N. Smirnova. M. : Transport,1990.

© Акзигитов А. Р., Никитин В. Д., 2013

УДК 621.396.932.1

ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ МИ-8

Р. А. Акзигитов, А. Р. Акзигитов, Ю. А. Макаренко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]

Повышение эффективности использования по назначению авиационной техники при обеспечении высокой безопасности полетов — главный источник укрепления и роста экономики предприятий гражданской авиации.

Ключевые слова: эффективность, надежность, безопасность, новые методы изучения.

INCREASE OF RELIABILITY OF MI-8 HELICOPTER HYDRAULIC CONTROL SYSTEM

R. A. Akzigitov, A. R. Akzigitov, lu. A. Makarenko

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected]

Improving the efficiency of the intended use of aircraft while ensuring high safety is the main source of economic growth and strengthening of civil aviation enterprises.

Keywords: efficiency, reliability, security, new methods of study.

Для повышения эффективности использования авиационная техника совершенствуется, растет насыщение летательных аппаратов автоматическими системами управления и регулирования, аналоговыми и цифровыми вычислительными устройствами. Однако при этом возрастают сложность систем авиационной техники, число элементов, узлов, блоков изделий. Каждый из элементов в процессе работы может отказать. И чем больше элементов в изделии, тем будет больше вероятность того, что в полете хотя бы один из этих элементов откажет. А появление отказа определенных изделий в полете может быть причиной предпосылки к летному происшествию или самого происшествия. Таким образом, усложнение авиационной техники для повышения ее эффективности усложняет и проблему повышения ее надежности и безопасности полетов.

По данным ИКАО, около 20…30 % всех авиационных происшествий (АП) происходят из-за отказов авиационной техники, до 14 % АП являются следствием низкого качества технического обслуживания авиационной техники, т. е. происходят по вине инженерно-технического состава авиационных предприятий.

Поэтому в последние годы внимание научных и инженерно-технических работников, занятых реше-

нием задач эксплуатации авиационной техники, обращено к этим проблемам. Успешное их решение позволит существенно улучшить показатели использования вертолетов, надежности работы их систем и изделий, регулярности полетов, исправности и экономичности эксплуатации [1].

Низкую надежность, заложенную при создании изделий авиационной техники, трудно компенсировать даже высоким качеством ее технического обслуживания. При этом возрастают время и трудозатраты на обслуживание авиационной техники, так как при малой ее надежности необходимо увеличивать глубину и частоту контроля ее технического состояния, объемы профилактических и восстановительных работ.

Чтобы обеспечить высокую эффективность гражданской авиации, к авиационной технике предъявляются жесткие требования в отношении ее надежности, качества работы, простоты и трудоемкости ее использования в полете, трудоемкости и времени технического обслуживания и восстановления.

Надежность авиационной техники оценивается с помощью специальных численных критериев. Это позволяет установить ее соответствие требованиям летной и технической эксплуатации, выполнять расчеты потребных ресурсов авиатехники. Это позволяет

Применение интегральных микросхем памяти (1994) Дерюгин Л. А., Цыркин В. В., Красовский В. Е. и др.

Рассматриваются два типа интегральных запоминающих устройств (ЗУ): ЗУ на больших интегральных микросхемах (БИС) и ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Приводятся классификация, параметры и принципы построения БИС ЗУ. Описываются особенности организации систем памяти на БИС и вопросы конструирования различных типов ЗУ. Рассматриваются также физика работы, основные параметры, типы микросхем, организация памяти на ЦМД. Даются рекомендации по построению практических схем ЗУ, приводятся примеры их расчета и использования в различных устройствах.

Для инженерно-технических работников, занятых разработкой и эксплуатацией устройств цифровой вычислительной техники и автоматики.

Полупроводниковые БИС запоминающих устройств


Классификация полупроводниковых БИС ЗУ
Структурные схемы БИС ОЗУ статического типа
Элементы памяти ОЗУ статического типа
Особенности входных и выходных каскадов БИС ОЗУ
Элемент памяти и БИС ОЗУ динамического типа
Элементы памяти и БИС ПЗУ
Элементы памяти энергонезависимых ОЗУ
Электрические параметры БИС ЗУ
Общие положения
Система статических параметров БИС ЗУ
Система динамических параметров БИС ЗУ
Конструктивное выполнение БИС ЗУ

Структура и организация систем памяти на БИС ЗУ


Основы организации систем памяти на БИС ЗУ
Взаимодействие процессора с памятью
Работа иерархической памяти в многопроцессорных системах
Некоторые результаты моделирования иерархической структуры оперативной памяти
Специализированные БИС ЗУ для современных ЭВМ

Конструирование запоминающих устройств на БИС


Конструирование узлов запоминающих устройств на БИС
Проектирование конструкции ТЭЗ
Проектирование конструкции блока и стойки ЗУ
Помехоустойчивость ЗУ на БИС ЗУ
Помехи в линиях связи и цепях управления
Помехи в шинах питания и общей шине
Помехи в ЗУ из-за внешних воздействий и переключения напряжения питания
Обеспечение температурных режимов блоков ЗУ

Регистровые запоминающие устройства


Общие сведения
Адресные РЗУ с произвольным доступом
Безадресные РЗУ

Проектирование оперативных запоминающих устройств


Общие сведения
Постановка задачи проектирования модуля ОЗУ
Методика расчета модуля ОЗУ
Примеры построения модулей статических ОЗУ
Модуль ОЗУ информационной емкостью 2 Мбита на nМДП БИС
Модуль ОЗУ информационной емкостью 256 Кбайт на КМДП БИС
Энергонезависимые модули статических ОЗУ
Динамические ОЗУ
Особенности проектирования динамических ОЗУ
Пример построения модуля динамического ОЗУ

Постоянные запоминающие устройства


Общие сведения
Масочные и программируемые ПЗУ
Масочные ПЗУ
Программируемые ПЗУ
Программирование микросхем КМ1623РТ1
Примеры построения модулей ППЗУ
Модуль ППЗУ информационной емкостью 128 Кбайт
Модуль ППЗУ информационной емкостью 256 Кбайт с применением импульсного питания для БИС ППЗУ
Репрограммируемые ПЗУ
РПЗУ, стираемые ультрафиолетовым облучением
РПЗУ с электрической записью и стиранием информации
Примеры построения модулей РПЗУ
Модуль РПЗУ информационной емкостью 128 Кбайт на БИС РПЗУ с УФ-стиранием
Модуль РПЗУ информационной емкостью 64 Кбайта на БИС с электрической записью и электрическим стиранием информации
Применение ПЗУ
Применение ПЗУ в качестве преобразователей кода
Выполнение арифметических операций с помощью ПЗУ
Применение ПЗУ в генераторах символов
Применение ПЗУ в микропрограммных устройствах управления

Программируемые логические матрицы
Основные применения ПЛМ
Применение ПЛМ в устройствах управления
Применение программируемых матриц логики

Ассоциативные запоминающие устройства


Структура и общие принципы работы АЗУ
Элементы и узлы БИС АЗУ
Особенности применения БИС АЗУ

Надежность полупроводниковых запоминающих устройств


Общие сведения
Надежность БИС ЗУ
Виды и причины отказов элементов полупроводниковых ЗУ
Отказы модулей и блоков ЗУ
Методы обеспечения надежности ЗУ на этапах изготовления и эксплуатации
Методы обеспечения отказоустойчивости полупроводниковых ЗУ
Расчет надежности полупроводниковых ЗУ
Методика расчета показателей надежности ЗУ с корректирующими кодами

Микросхемы на цилиндрических магнитных доменах


Физические свойства ЦМД
Запись, стирание и считывание информации в ЦМД-микросхемах
Информационные структуры ЦМД-микросхем
Конструкция и параметры ЦМД-микросхем

Аппаратные средства ЗУ на цилиндрических магнитных доменах


ЦМД-накопители
Контроллеры ЦМД ЗУ
Источники питания. Аварийные режимы работы ЦМД ЗУ
ЦМД ЗУ с аккумуляторными источниками питания

Алгоритмическое обеспечение и программные средства ЗУ на цилиндрических магнитных доменах


Анализ способов размещения информации в ЦМД-накопителях
Оптимизация функции отображения адресных пространств в ЦМД-эмуляторах
Отображение адресных пространств в ЦМД-накопителях с попарным считыванием сцепленных страниц
Методы адресации в ЦМД ЗУ
Оценка быстродействия ЦМД ЗУ

Тестирование микросхем на цилиндрических магнитных доменах и модулей ЦМД-накопителя


Причины и характеристики отказов ЦМД-микросхем
Аппаратура и методы контроля ЦМД-микросхем. Автоматизированные системы контроля ЦМД-микросхем
Аппаратные и программные средства для настройки и тестирования модулей ЦМД-накопителя

Направления развития ЦМД-микросхем


Увеличение плотности записи в ионно-им-плантированных структурах
Повышение быстродействия ЦМД-микросхем за счет применения токового управления
Микросхемы на вертикальных блоховских линиях со сверхвысокой информационной плотностью

Список литературы

Название: Применение интегральных микросхем памяти
Авторы: Дерюгин Л. А., Цыркин В. В., Красовский В. Е. и др.
Издательство: Радио и связь
Год: 1994
Страниц: 234
Формат: djvu
Размер: 11,85 мб
ISBN: 5-256-00586-3
Язык: русский

Скачать книгу Применение интегральных микросхем памяти

Глава 25. Интегральные микросхемы . Введение в электронику

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Объяснить важность интегральных микросхем.

• Перечислить преимущества и недостатки интегральных микросхем.

• Перечислить основные компоненты интегральной микросхемы.

• Описать четыре процесса, используемых при производстве интегральных микросхем.

• Перечислить основные типы корпусов интегральных микросхем.

• Перечислить семейства интегральных микросхем.

Применение транзисторов и других полупроводниковых устройств, благодаря их малым размерам и незначительному энергопотреблению, позволило существенно уменьшить размеры электронных цепей. В настоящее время стало возможным расширить этот принцип и рассматривать цепи как отдельные компоненты. Целью разработки интегральных микросхем является получение устройства, выполняющего определенную функцию, такую, как например, усиление или переключение, устраняющего разрыв между отдельными компонентами и цепями.

Интегральные микросхемы стали популярными благодаря нескольким факторам:

• Они надежны в сложных цепях.

• Они потребляют малую мощность.

• Они имеют малые размеры и вес.

• Они экономичны в производстве.

• Они предлагают новые и лучшие решения системных задач.

25-1. ВВЕДЕНИЕ В ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Интегральная микросхема (ИС) — это законченная электронная цепь в корпусе не большем, чем стандартный маломощный транзистор (рис. 25-1).

Рис. 25-1. Корпуса интегральных микросхем.

Цепь состоит из диодов, транзисторов, резисторов и конденсаторов. Интегральные микросхемы производятся по такой же технологии и из таких же материалов, которые используются при производстве транзисторов и других полупроводниковых устройств.

Наиболее очевидным преимуществом интегральной микросхемы является ее малый размер. Интегральная микросхема состоит из кристалла полупроводникового материала, размером примерно в один квадратный сантиметр. Благодаря малым размерам интегральные микросхемы находят широкое применение в военных и космических программах. Интегральная микросхема превратила калькулятор из настольного в ручной инструмент. Компьютерные системы, которые раньше занимали целые комнаты, теперь превратились в портативные модели благодаря интегральным микросхемам.

Вследствие малых размеров, интегральные микросхемы потребляют меньшую мощность и работают с более высокой скоростью, чем стандартные транзисторные цепи. Время перемещения электронов уменьшилось благодаря прямой связи внутренних компонент.

Интегральные микросхемы более надежны чем непосредственно связанные транзисторные цепи. В интегральной микросхеме внутренние компоненты соединены непрерывно. Все компоненты сформированы одновременно, что уменьшает вероятность ошибки. После того как интегральная микросхема сформирована, она проходит предварительное тестирование перед окончательной сборкой.

Производство многих типов интегральных микросхем унифицировано, и это приводит к существенному снижению их стоимости. Производители предлагают полные и стандартные линии микросхем. Интегральные микросхемы специального назначения могут производится и по специальному заказу, но если их количество невелико, это приводит к повышению их стоимости.

Интегральные микросхемы уменьшают количество деталей, необходимых для конструирования электронного оборудования. Это уменьшает списки деталей и, следовательно, накладные расходы производителя, что в дальнейшем снижает цену электронного оборудования.

Интегральные микросхемы имеют также и некоторые недостатки. Они не могут работать при больших значениях тока и напряжения. Большие токи создают избыточное тепло, повреждающее устройство. Высокие напряжения пробивают изоляцию между различными внутренними компонентами. Большинство интегральных микросхем являются маломощными устройствами, питающимися напряжением от 5 до 15 вольт и потребляющими ток, измеряющийся миллиамперами. Это приводит к потреблению мощности, меньшей чем 1 ватт.

Интегральные микросхемы содержат компоненты только четырех типов: диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы. Диоды и транзисторы — самые простые в изготовлении компоненты. Чем больше сопротивление резистора, тем больше он по размерам. Конденсаторы занимают больше места, чем резисторы, и также увеличиваются в размере по мере увеличения емкости.

Интегральные микросхемы не ремонтируются. Это обусловлено тем, что внутренние компоненты не могут быть отделены друг от друга. Следовательно, проблема ремонта решается заменой микросхемы, а не заменой отдельных компонент. Преимущество этого «недостатка» состоит в том, что он сильно упрощает эксплуатацию систем высокой сложности и уменьшает время, необходимое персоналу для сервисного обслуживания оборудования.

Если все факторы собрать вместе, то преимущества перевесят недостатки. Интегральные микросхемы уменьшают размеры, вес и стоимость электронного оборудования, одновременно увеличивая его надежность. По мере усложнения микросхем, они стали способны выполнять более широкий круг операций.

25-1. Вопросы

1. Дайте определение интегральной микросхемы.

2. В чем преимущества интегральных микросхем?

3. В чем недостатки интегральных микросхем?

4. Какие компоненты могут быть включены в интегральные микросхемы?

5. В чем состоит процедура ремонта неисправной интегральной микросхемы?

25-2. ПРОИЗВОДСТВО ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Интегральные микросхемы классифицируются согласно способу их изготовления. Наиболее широко используются следующие способы изготовления: монолитный, тонкопленочный, толстопленочный и гибридный.

Монолитные интегральные микросхемы изготавливаются так же, как и транзисторы, но включают несколько дополнительных шагов (рис. 25-2).

Рис. 25-2. Монолитный метод изготовления микросхем.

Рис. 25-2. Продолжение.

Изготовление интегральной микросхемы начинается с круглой кремниевой пластины, диаметром 8-10 сантиметров и около 0,25 миллиметра толщиной. Она служит основой (подложкой), на которой формируется интегральная микросхема. На одной подложке одновременно формируется много интегральных микросхем, до нескольких сотен, в зависимости от размера подложки. Обычно на подложке все микросхемы одинакового размера и типа и содержат одинаковое количество и одинаковые типы компонент.

После изготовления интегральные микросхемы тестируются прямо на подложке. После тестирования подложка разрезается на отдельные чипы. Каждый чип представляет собой одну интегральную микросхему, содержащую все компоненты и соединения между ними. Каждый чип, который проходит тест контроля качества, монтируется в корпус. Несмотря на то, что одновременно изготовляется большое количество интегральных микросхем, далеко не все из них оказываются пригодными для использования.

Эффективность производства характеризуют таким параметром как выход. Выход — это максимальное число пригодных интегральных микросхем по сравнению с полным числом изготовленных.

Тонкопленочные интегральные микросхемы формируются на поверхности изолирующей подложки из стекла или керамики, обычно размером около 5 квадратных сантиметров. Компоненты (резисторы и конденсаторы) формируются с помощью очень тонких пленок металлов и окислов, наносимых на подложку. После этого наносятся тонкие полоски металла для соединения компонентов.

Диоды и транзисторы формируются как отдельные полупроводниковые устройства и подсоединяются в соответствующих местах. Резисторы формируются нанесением тантала или нихрома на поверхность подложки в виде тонкой пленки толщиной 0,0025 миллиметра. Величина резистора определяется длиной, шириной и толщиной каждой полоски. Проводники формируются из металлов с низким сопротивлением, таких как золото, платина или алюминий. С помощью этого процесса можно создать резистор с точностью ±0,1 %.

Возможно также получить отношение резисторов с точностью ±0,01 %. Такие точные отношения важны для правильной работы некоторых цепей.

Тонкопленочные конденсаторы состоят из двух тонких слоев металла, разделенных тонким слоем диэлектрика. Металлический слой нанесен на подложку.

После этого на металл наносится слой окисла, образующего диэлектрическую прокладку конденсатора. Она формируется обычно такими изолирующими материалами, как окись тантала, окись кремния или окись алюминия. Верхняя часть конденсатора создается из золота, тантала или платины, нанесенных на диэлектрик. Полученное значение емкости конденсатора зависит от площади электродов, а также от толщины и типа диэлектрика.

Чипы диодов и транзисторов формируются с помощью монолитной техники и устанавливаются на подложке. После этого они электрически соединяются с тонкопленочной цепью с помощью очень тонких проводников.

Материалы, используемые для компонентов и провод- ников, наносятся на подложку методом испарения в вакууме или методом напыления. В процессе испарения в вакууме материал достигает предварительно нагретой подложки, помещенной в вакуум. После этого пары конденсируются на подложке, образуя тонкую пленку.

Процесс напыления происходит в газонаполненной камере при высоком напряжении. Высокое напряжение ионизирует газ, и материал, который должен быть напылен, бомбардируется ионами. Ионы выбивают атомы из напыляемого материала, которые затем дрейфуют по направлению к подложке, где и осаждаются в виде тонкой пленки. Для осаждения пленки нужной формы и в нужном месте используется маска. Другой метод состоит в покрытии всей подложки полностью и вырезания или вытравливания ненужных участков.

При толстопленочном методе резисторы, конденсаторы и проводники формируются на подложке методом трафаретной печати: над подложкой размещается экран из тонкой проволоки и металлизированные чернила делают сквозь него отпечаток. Экран действует как маска. Подложка и чернила после этого нагреваются до температуры свыше 600 градусов Цельсия для затвердевания чернил.

Толстопленочные конденсаторы имеют небольшие значения емкости (порядка пикофарад). В тех случаях, когда требуются более высокие значения емкости, используются дискретные конденсаторы. Толстопленочные компоненты имеют толщину 0,025 миллиметра. Толстопленочные компоненты похожи на соответствующие дискретные компоненты.

Гибридные интегральные микросхемы формируются с использованием монолитных, тонкопленочных, толстопленочных и дискретных компонентов. Это позволяет получать цепи высокой степени сложности, применяя монолитные цепи, и в то же самое время использовать преимущества высокой точности и малых допусков, которые дает пленочная техника. Дискретные компоненты употребляются потому, что они могут работать при относительно высокой мощности.

Если изготовляется небольшое количество микросхем, то дешевле использовать гибридный метод формирования. При гибридном процессе основные расходы приходятся на соединение и сборку компонентов и упаковку устройства в корпус. Так как гибридные микросхемы используют дискретные компоненты, они больше и тяжелее, чем монолитные интегральные микросхемы. Использование дискретных компонентов делает гибридные микросхемы менее надежными, чем монолитные.

25-2. Вопросы

1. Какие методы используются для изготовления интегральных микросхем?

2. Опишите процесс изготовления монолитных микросхем.

3. В чем различие между тонкопленочным и толстопленочным методами изготовления микросхем?

4. Как изготавливают гибридные микросхемы?

5. Что определяет выбор процесса, который будет использован при изготовлении интегральной микросхемы?

25-3. КОРПУСА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Интегральные микросхемы упаковываются в корпуса, рассчитанные на защиту их от влаги, пыли и других загрязнений. Наиболее популярным является корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Он производится нескольких размеров для того, чтобы соответствовать различным размерам интегральных микросхем: микросхемам малой степени интеграции (SSI), микросхемам средней степени интеграции (MSI), микросхемам большой степени интеграции (LSI или БИС) и сверхбольшим интегральным микросхемам (VLSI или СБИС) (рис. 25-3).

Рис. 25-3. Семейства интегральных микросхем.

Корпуса изготовляются либо из керамики, либо из пластмассы. Пластмассовые корпуса дешевле и более пригодны для применения при рабочей температуре от 0 до 70 градусов Цельсия. Микросхемы в керамических корпусах дороже, но обеспечивают лучшую защиту от влаги и загрязнений. Они, кроме того, работают в более широком диапазоне температур (от -55 до +125 градусов Цельсия). Микросхемы в керамических корпусах рекомендуются для использования в военной и аэрокосмической технике, а также в некоторых отраслях промышленности.

Маленький 8-выводный корпус типа DIP используется для устройств с минимальным количеством входов и выходов. В нем располагаются, главным образом, монолитные интегральные микросхемы.

Плоские корпуса меньше и тоньше чем корпуса типа DIP и они используются в случаях, когда пространство ограничено. Они изготовляются из металла или керамики и работают в диапазоне температур от -55 до +125 градусов Цельсия.

После того как интегральная микросхема заключена в корпус, она тестируется для проверки ее соответствия всем требуемым параметрам. Тестирование проводится в широком диапазоне температур.

25-3. Вопросы

1. Каково назначение корпусов интегральных микросхем?

2. Какие корпуса чаще всего используются для интегральных микросхем?

3. Какие материалы используются для корпусов интегральных микросхем?

4. В чем преимущества керамических корпусов?

5. В чем преимущество плоских корпусов интегральных микросхем?

РЕЗЮМЕ

• Интегральные микросхемы популярны, потому что они:

— более надежны в качестве сложных цепей;

— потребляют маленькую мощность;

— являются миниатюрными и легкими;

— экономичны при изготовлении;

— обеспечивают новые и лучшие решения проблем.

• Интегральные микросхемы не могут работать при больших значениях токов и напряжений.

• Элементами интегральных микросхем могут быть только диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы.

• Интегральные микросхемы нельзя отремонтировать, их можно только заменить.

• Для изготовления интегральных микросхем используются монолитный, тонкопленочный, толстопленочный и гибридный способы изготовления.

• Наиболее популярным корпусом интегральных микросхем является корпус типа DIP (с двухрядным расположением выводов)

• Корпуса интегральных микросхем изготовляются из керамики или пластмассы, но пластмассовые корпуса используются чаще.

Глава 25. САМОПРОВЕРКА

1. Какие компоненты содержат гибридные интегральные микросхемы?

2. Что обозначается словом «чип»?

3. Какие существуют проблемы при изготовлении резисторов и конденсаторов при производстве интегральных микросхем монолитным методом?

Виды интегральных микросхем

Появление микросхем позволяет сегодня сооружать очень сложные механизмы. Они входят в состав различных бытовых и промышленных систем.

Современный рынок предлагает множество подобных устройство, способных решать быстро множество задач. Ознакомиться с техническими параметрами интегральных микросхем можно на сайте http://pin-g.com.ua/katalog/mikroskhemy.

Основные понятия

Интегральная микросхема — это сложное устройство, которое предназначается для передачи или преобразования электрических сигналов. Особенностью такой конструкции является объединение множества отдельных цифровых элементов на одной полупроводниковой подложке. Зачастую здесь можно встретить такие механизмы:

  • транзисторы;
  • диоды;
  • резисторы и много др.

Все они могут объединяться в отдельные кристаллы, которые предназначаются для решения конкретных задач. Современные технологии и материалы позволяют использовать для таких целей элементы очень малого размера. Поэтому одна такая микросхема занимает мало места, но ее мощность и скорость обработки не падает.

Обратите внимание, что данные изделия работают с электрическим током, который они преобразуют в различные сигналы.

Классификация

Интегральные микросхемы — это сложные устройства, которые можно разделить на подвиды по различным признакам. Среди всего этого разнообразия продукцию делят на несколько видов:

  1. Полупроводниковые. Конструктивные элементы крепят на специальных полупроводниковых каркасах. С помощью такого материала могут и разделять соседние устройства с целью их изоляции и исключения замыканий.
  2. Пленочные. Интегральные микросхемы изготавливают с применением специальных пленок. Толщина этих элементов может изменяться, что и влияет на размеры всей конструкции.
  3. Гибридные. Изделия такого рода могут включать в себя ранее описанные материалы. Зачастую полупроводники используют для изготовления активных элементов, а пленку в качестве диэлектрической подложки.

Сегодня интегральные микросхемы могут собираться на основе стандартных кристаллов. Но бывают и случаи, когда все элементы проектируются индивидуально. Эти изделия применяют для решения только специализированных задач.

Смотрите также:

На каких видеокартах можно майнить? http://euroelectrica.ru/na-kakih-videokartah-mozhno-maynit/.

Интересное по теме: Светодиодный уличный экран — что это

Советы в статье «Как припаять миниджек?» здесь.

Интегральные микросхемы являются необходимым элементом современных машин, которые значительно упрощают жизнь человека. Подбирая такие продукты важно консультироваться со специалистом, который подберет для вас оптимальное решение.


Интегральные микросхемы — техническая основа для создания аппаратуры

Страница 2 из 7

1. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ — ТЕХНИЧЕСКАЯ ОСНОВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ АППАРАТУРЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Релейная защита любой электроустановки содержит три основные части: измерительную, логическую и выходную. В измерительную часть входят измерительные и пусковые органы защиты, которые воздействуют на логическую часть при отклонении электрических параметров (тока, напряжения, мощности, сопротивления) от значений, предварительно заданных для защищаемого объекта.
Логическая часть состоит из отдельных переключающих элементов и органов выдержки времени, которые при определенном действии (срабатывании) измерительных и пусковых органов в соответствии с заложенной в логическую часть программой запускают выходную часть.
Выходная часть связывает релейную защиту с цепями управления коммутационными аппаратами (выключателями) и устройствами передачи команд по каналам связи и телемеханики. Выходные органы защиты имеют на выходе переключающие элементы достаточной мощности, обеспечивающие работу цепей управления.
До последнего времени все органы релейной защиты выполнялись только с помощью электромеханических реле. Необходимые выдержки времени создавались в логической части защит такого исполнения посредством часовых механизмов, управляемых электромагнитными устройствами. Наряду с часовыми механизмами для той же цели применяют электромагнитные реле с магнитной задержкой отпадания якоря.
Для получения реле с зависимой характеристикой выдержки времени используют механические системы с приводом, действующим на индукционном принципе. Скорость движения таких механизмов зависит от значения проходящего по ним тока.
Во всех органах защиты, за исключением измерительных, чаще всего применяют электромагнитные реле клапанного типа или со втягивающимся якорем. В последнее время стали применять реле с магнито-управляемыми контактами, обеспечивающие высокое быстродействие логических операций в некоторых нуждающихся в этом защитах.
Измерительные органы должны действовать с большой точностью, потребляя при этом незначительную мощность, из-за этого они не могут быть выполнены с помощью простых электромеханических устройств. Поэтому для них были разработаны специальные высокоточные электромагнитные механизмы с легким поворотным якорем. Применяют также чувствительные индукционные механизмы с вращающимся барабанчиком. Выпускается аппаратура, содержащая различные поляризованные и магнитоэлектрические реле, для срабатывания которых требуется очень небольшая мощность.
Таким образом, в релейной защите используется весьма большое количество самых разных электромеханических устройств. Это привело к значительному усложнению производства релейной аппаратуры и ее обслуживания.
Современная энергетика развивается ускоренными темпами. Растет протяженность линий электропередачи, уровень рабочего напряжения уже превышает миллион вольт. Строятся крупные электростанции с генераторами мощностью в миллион и более киловатт. На опорных подстанциях устанавливают трансформаторы с пропускной мощностью в несколько миллионов киловольт-ампер. В огромном количестве сооружаются линии и подстанции в распределительных сетях и на промышленных предприятиях.
Все это оборудование должно быть оснащено релейной защитой с самыми различными характеристиками. Во все увеличивающихся объемах должен быть обеспечен выпуск аппаратуры для релейной защиты. Нередко новые требования к релейной защите не могут быть удовлетворены из-за несовершенства аппаратуры, содержащей электромеханические устройства. Стало очевидным, что использование электромеханических устройств в релейной аппаратуре задерживает дальнейшее развитие техники релейной защиты как в качественном, так и в количественном отношениях.
Возможный выход из создавшегося положения открылся благодаря успехам современной полупроводниковой схемотехники, а в первую очередь — созданию интегральных микросхем.
Интегральные микросхемы относятся к категории электронных устройств средней степени интеграции, реализующих одну или несколько однородных функций. В последние годы электронная промышленность начала выпускать многоцелевые, так называемые большие интегральные схемы (БИС) универсального назначения. Создаваемые на их основе микропроцессорные наборы и микроЭВМ могут быть использованы для комплексного решения задач релейной защиты и управления энергообъектами. Подобные разработки уже ведутся, и их промышленное применение ожидается в ближайшем будущем. В настоящее время отечественная промышленность выпускает релейную аппаратуру только на серийных микросхемах средней степени интеграции.
Имеется два основных вида интегральных микросхем. Один вид — это так называемые логические микросхемы. Их роль заключается в том, что они обеспечивают подобно промежуточным реле выдачу управляющих команд в логической части защиты.
Логические микросхемы действуют при поступлении на их входы определенных сочетаний из двух управляющих сигналов — один из них называется нулевым и обозначается цифрой 0, а другой — единичным и обозначается цифрой 1. Эти сигналы поступают в виде напряжений постоянного тока. Нулевой сигнал — это напряжение «низкого», или «нулевого», уровня, а единичный — это напряжение «высокого», или «единичного», уровня.
На выходе микросхемы всегда держится один из таких сигналов. В исходном состоянии в зависимости от характера выполняемой операции на выходе микросхем устанавливается либо нулевой, либо единичный сигнал. При действии микросхемы происходит замена имеющегося выходного сигнала сигналом другого уровня. Такое действие аналогично замыканию или размыканию контакта промежуточного реле при образовании цепочки на его срабатывание.
Другой вид интегральных микросхем, называемых аналоговыми или линейными, представляют собой усилительное устройство высокой чувствительности. Оно имеет обычно два отдельных входных и общий выходной зажимы.
Кроме них имеются зажимы для подачи напряжений питания, а в некоторых вариантах исполнения — также дополнительные зажимы для компенсации внутренних искажающих сигналов.
В аналоговых микросхемах производится усиление напряжения, представляющего собой разность напряжений, подаваемых на входные зажимы. Аналоговые микросхемы имеют очень большой коэффициент усиления. Выходное сопротивление таких микросхем весьма мало, и в применяемых схемах его обычно не учитывают. Практически можно считать, что сигнал на выходе аналогового усилителя отсутствует только тогда, когда оба входных тока или их разность равны нулю. При появлении входного тока благодаря тому, что коэффициент усиления операционного усилителя стремится к бесконечности, напряжение на выходе сразу же достигает максимального значения, близкого к напряжению питания. Оно оценивается как напряжение насыщения. Знак этого напряжения определяется знаком разности входных токов.
В связи с тем что аналоговые микросхемы были впервые применены для выполнения математических действий в ЭВМ, их стали называть операционными усилителями (ОУ).
В процессе внедрения операционных усилителей выяснилось, что они могут успешно применяться для создания новых измерительных приборов и различной аппаратуры промышленной автоматики. В технике применяется много разных типов ОУ, различающихся по конструкции и назначению. Благодаря своим свойствам операционные усилители оказались элементами, подходящими для осуществления любых измерительных органов релейной защиты.
Специальные помехоустойчивые логические и аналоговые микросхемы, созданные для целей промышленной автоматики, успешно ис- пользуются в настоящее время для производства самой разной релейной аппаратуры. Эта аппаратура имеет качественно лучшие характеристики и проще в обслуживании, чем многие реле защиты, выполненные на базе электромеханических устройств.
Серийная аппаратура релейной защиты, выполненная на основе интегральных микросхем, изготовляется Чебоксарским электроаппаратным заводом в двух видах.
Один вид — это аппараты, представляющие собой отдельные органы измерительной или логической частей защиты. По аналогии с электромеханическими реле за такими органами сохранено название реле защиты. В интегральном исполнении выпускаются различные реле: тока, напряжения, направления мощности, сопротивления, а также времени.
В электроустановках из таких реле монтируют измерительную часть устройств релейной защиты. Наряду с этим логическая часть подобных устройств может выполняться как на электромагнитных реле, так и на базе логических микросхем в сочетании с контактными выходными элементами.
Другим видом изделий является комплектная аппаратура, представляющая собой набор устройств релейной защиты целого присоединения, собранных в кассеты, которые монтируются на панелях или в шкафах заводского производства.
На энергетические объекты такие панели и шкафы поставляются в полностью готовом состоянии и нуждаются только в привязке ко вторичным цепям присоединений.
В настоящей книге пойдет речь только о серийных реле защиты, содержащих интегральные микросхемы. Сведения о комплектных устройствах желающие могут почерпнуть из других книг серии «Библиотека электромонтера», посвященных вопросам обслуживания панелей и шкафов релейной защиты, производимых на ЧЭАЗ.
В схемах реле защиты преимущественно используются операционные усилители. Логические микросхемы применяют главным образом для реле времени и в логической части комплектных панелей и шкафов релейной защиты.

Интегральная схема — значение, типы и применение

С изменениями времени значительные изменения произошли и в области технологий. Основные технологические достижения сделали эту область более лаконичной и компактной. Взять, к примеру; самые первые компьютеры, использовавшиеся в древние времена, были размером с 1000 ноутбуков, используемых в настоящее время. Вы когда-нибудь задумывались, как стало возможным это большое изменение? Ответ на этот вопрос — интегральная схема.

Объясните интегральную схему

Как часто говорят, необходимость — мать всех изобретений. Следовательно, возникла потребность в разработке схем, состоящих из различных элементов схемы, таких как конденсаторы, резисторы, диоды и транзисторы, соединенных вместе с помощью медных проводов. Доступные ранее схемы были громоздкими и большими, поэтому их нельзя было использовать в больших машинах. Эти большие схемы не подходят для создания компактных и малогабаритных приборов. Кроме того, эти схемы не были полностью надежными и противоударными.

Позже трое ученых из Америки изобрели транзисторы, которые помогли упростить вещи и дали возможность разрабатывать интегральные схемы меньших размеров, с большей безопасностью и мощностью для интеграции в более крупные устройства.

Что такое интегральная схема?

Если вы хотите определить интегральную схему наиболее конкретным образом, то правильным определением интегральной схемы будет:

Интегральная схема — это крохотный кристалл, сделанный из полупроводникового материала.Эта микросхема составляет всю схему. Он довольно мал по сравнению с базовыми схемами, состоящими из различных компонентов, и размером примерно с человеческий ноготь. В настоящее время наиболее распространенными интегральными схемами являются монолитные микросхемы.

Интегральная схема означает микросхему, используемую почти в каждом электрическом оборудовании или приборах, встречающихся в настоящее время. Сюда входят компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны и даже игрушки, предназначенные для детей. Схема интегральной схемы выглядит следующим образом:

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Различные типы микросхем

Существуют различные типы интегральных схем, которые классифицируются по различным критериям.Исходя из планируемого использования, интегральная схема IC может быть классифицирована как цифровая интегральная схема, смешанная интегральная схема и аналоговая интегральная схема. Классификация интегральных микросхем также включает другие разновидности, и мы рассмотрим их ниже:

Цифровые интегральные схемы

Это микросхемы IC, которые работают только на нескольких уровнях, которые специально определены, вместо того, чтобы работать на всех уровнях амплитуды сигнала. Цифровые интегральные схемы специально разработаны с использованием нескольких цифровых логических триггеров, мультиплексоров, вентилей и других электрических элементов схем.Логические вентили работают с цифровыми входами и двоичными входными данными, такими как 0 и 1.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Цифровые интегрированные ИС широко используются в микропроцессорах, компьютерах, компьютерных сетях, частотомерах и процессорах цифровых сигналов. . В этой категории вы можете найти другие подкатегории, такие как программируемые ИС, логические OC, микросхемы памяти, интерфейсные ИС и интегральные схемы управления питанием.

Аналоговые интегральные схемы

Эти ИС работают в постоянном диапазоне сигналов и подразделяются на RFIC или радиочастотные интегральные схемы и линейные ИС.Связь между током и напряжением может быть нелинейной в большинстве случаев в длинных диапазонах сигнала.

Наиболее часто используемые аналоговые интегральные схемы — это операционные усилители или операционные усилители, которые очень похожи на дифференциальные усилители. Они имеют высокий коэффициент усиления по напряжению и меньшее количество транзисторов по сравнению с цифровыми интегральными схемами.

Смешанные интегральные схемы

Как следует из названия, эти схемы представляют собой смесь цифровых и аналоговых интегральных схем на одном кристалле.Эти интегральные схемы работают как аналого-цифровые преобразователи, так и цифро-аналоговые преобразователи, а также ИС синхронизации / синхронизации.

Смешанные ИС являются результатом значительных достижений в области технологий интеграции. Это крупномасштабная технологическая разработка, которая помогла объединить несколько аналоговых, ВЧ и цифровых функций на одном кристалле.

Другими общими разновидностями интегральных схем являются следующие:

  • Логические схемы, созданные с использованием логических вентилей, работающих с двоичным выходом и входом.

  • Компараторы, используемые для сравнения входных данных и получения выходных данных на основе сравнений.

  • Коммутационные интегральные схемы на транзисторах. Они используются для операций переключения.

  • Усилители звука, используемые для усиления звука. Они встречаются в телевизорах и динамиках.

  • Операционные усилители идеально подходят для усиления звука.

  • ИС таймера, используемые для расчета времени в различных приложениях.

Применение интегральной схемы

Интегральные схемы используются в различных формах. Разнообразные применения интегральной схемы включают:

Интегральная схема

— различные типы, конструкция, применение и преимущества

Интегральная схема

— это микросхема, которая изготовлена ​​на полупроводниковом кристалле. В этом посте будет обсуждаться, что такое интегральная схема, ее различные типы в зависимости от режима работы, изготовления и сложности, ее конструкции, приложений, преимуществ и недостатков.

Что такое интегральная схема

Интегральная схема — это микросхема, которая состоит из различных электронных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы и т. Д. Она изготовлена ​​на одном полупроводниковом кристалле. Он сокращенно обозначается как IC. ИС являются миниатюрными и имеют минимальные размеры 0,2 мм × 0,2 мм × 0,001 мм. Как активные, так и пассивные компоненты, такие как транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, могут быть изготовлены на одной микросхеме.

Рис.1 — Введение в IC

Однако катушки индуктивности и конденсаторы большой емкости не производятся в интегральных схемах. Если для схемы требуются индукторы, она подключается к ИС извне. Одиночная ИС может функционировать как усилитель, осциллятор, память, процессор и т. Д.

В 1958 году Джек Килби продемонстрировал свою идею интеграции компонентов на кристалле. Он соединил компоненты с помощью золотых проводов. Роберт Нойс нашел практическое решение для соединения компонентов на микросхеме.Вместе они показали миру, что многие транзисторы, резисторы и конденсаторы могут быть объединены в одном полупроводниковом кристалле.

Рис.2 — (a) Джек Килби (b) Роберт Нойс

Типы интегральных схем

Интегральные схемы делятся на три типа:

  • в зависимости от режима работы
  • на основе Изготовление
  • в зависимости от сложности

в зависимости от режима работы

ИС подразделяются на два типа в зависимости от режима работы или обрабатываемого сигнала.Это:

  • Цифровая ИС или Нелинейная ИС
  • Аналоговая ИС или Линейная ИС
Цифровая ИС или Нелинейная ИС

Цифровые интегральные схемы представляют собой логические сети, способные выполнять математические вычисления и коммерчески доступные как микросхема памяти, микропроцессор, микроконтроллер, счетчики, логические элементы, регистры и т. д. Значение ввода / вывода является логическим высоким / низким (0 или 1).

Аналоговая ИС или Линейная ИС

Аналоговые интегральные схемы — это дискретные сети, которые обрабатывают сигналы, которые непрерывно изменяются, как звуковой сигнал.Значения напряжения или тока могут непрерывно изменяться между минимальным и максимальным значениями. Они коммерчески доступны как компараторы напряжения, регуляторы, операционные усилители и т. Д.

На основе изготовления

ИС делятся на три типа в зависимости от изготовления. Это:

  • Монолитная ИС
  • Толстая тонкопленочная ИС
  • Гибридная ИС
Монолитная ИС

В интегральных схемах монолитного типа все активные и пассивные компоненты формируются одновременно путем диффузии на одной кремниевый чип.За этим следует процесс металлизации для соединения компонентов для получения требуемой схемы. Обычно они используются в приложениях с низким энергопотреблением.

Толстая тонкая пленка IC

Они немного больше, чем монолитные ИС, и пассивные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы, интегрированы, тогда как диоды и транзисторы соединены как дискретные компоненты для получения требуемой схемы. Таким образом, ИС для толстых и тонких пленок включают в себя как интегрированные, так и дискретные компоненты.

Гибридная ИС

Гибридная ИС представляет собой комбинацию двух или более монолитных ИС или производится с использованием монолитной ИС и толсто-тонкопленочной интегральной схемы. Они используются для приложений с высокой мощностью.

Рис. 3 — Изображение кремниевой пластины

В зависимости от сложности

Сложность схемы может определяться количеством используемых активных устройств. Следовательно, интегральные схемы можно разделить на шесть типов в зависимости от количества компонентов, используемых в микросхеме.Это:

  • Маломасштабная интеграция (SSI)
  • Среднемасштабная интеграция (MSI)
  • Крупномасштабная интеграция (LSI)
  • Очень крупномасштабная интеграция (VLSI)
  • Супер крупномасштабная интеграция (SLSI)
  • Сверхбольшая Масштабная интеграция (ULSI)
Маломасштабная интеграция (SSI)

Она состоит из 10 транзисторов или нескольких вентилей, таких как И, ИЛИ, НЕ в одном кристалле.

Medium Scale Integration (MSI)

Количество транзисторов находится в диапазоне от 10 до 100 или десятков вентилей на микросхему и позволяет выполнять цифровые операции, такие как сумматоры, декодеры, мультиплексоры и т. Д.

Крупномасштабная интеграция (LSI)

Диапазон составляет от 100 до 1000 транзисторов или сотен вентилей, которые выполняют логические операции. БИС реализована для модулей памяти, ALU и т. Д.

Очень крупномасштабная интеграция (СБИС)

Изготовление СБИС используется для процессоров, программируемых логических устройств, где количество транзисторов находится в диапазоне от 1 000 до 10 000 или тысяч вентилей.

Сверхбольшая интеграция (SLSI)

SLSI реализована для схем, требующих от 10 000 до 100 000 транзисторов в одном корпусе, таких как микропроцессорные микросхемы, микроконтроллеры и т. Д.

Ультра-крупномасштабная интеграция (ULSI)

В этом типе изготовления более 1 миллиона транзисторов интегрировано в одну микросхему. Этот метод используется в процессорах, графических процессорах, FPGA и т. Д.

Рис. 4 — Корпуса ИС (a) Металлическая крышка (b) Четырехплоскостной плоский (c) Керамический (d) Двухрядный

Конструкция IC

Процесс изготовления интегральной схемы начинается с формирования электронных схем на поверхности кремниевой кристаллической пластины.Электронные схемы состоят из множества транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов. На пластину нанесен тонкий пленочный слой, образующий разводку компонентов. Тонкая пленка покрыта фоторезистом.

Когда этот материал подвергается воздействию ультрафиолетового света, рисунок схемы от фотоприцельной сетки проецируется на фоторезист. Этот метод известен как Фотолитография . Проявленный фоторезист действует как фотомаска для травления, а тонкая пленка дополнительно обрабатывается, чтобы сформировать однослойную схему.

Рис. 5 — Конструкция интегральной схемы

Этот процесс повторяется много раз, чтобы сформировать многослойную схему на кремниевой пластине. Принимаются меры для того, чтобы изготовленные рисунки соответствовали проектным спецификациям. Обработанная силиконовая пластина должна быть герметизирована, и это знаменует заключительный этап в процессе производства интегральной схемы. Процедура инкапсуляции включает в себя различные процессы, такие как соединение IC, прикрепление пленки и т. Д.Затем микросхемы устанавливаются в различные типы корпусов, как показано на рис. 4.

Приложения интегральной схемы

Приложения IC включают:

  • Они используются в смартфонах, mp3-плеерах, ноутбуках, компьютерах. .
  • ИС также используются в телевидении и камерах.
  • Они широко используются в системах самолетов и космических кораблей.
  • ИС — это основной компонент, используемый в научных калькуляторах и цифровых часах.
  • Применяются в системах управления.

Преимущества интегральной схемы

К преимуществам относятся:

  • ИС имеют меньший размер и, следовательно, упрощают схему.
  • Они отличаются высокой надежностью, так как все компоненты схемы изготовлены самостоятельно.
  • Интегральная схема занимает очень мало места.
  • Энергопотребление меньше.
  • Они экономичны.
  • Он способен работать при экстремальных температурах.

Недостатки интегральной схемы

Недостатки:

  • Катушки индуктивности и конденсаторы высокой стоимости не могут быть изготовлены.
  • Интегральная схема (ИС) не может производить большую мощность.
  • Если какой-либо компонент на ИС неисправен, необходимо заменить всю ИС.
  Также читают: 
  Схема мостового выпрямителя - Работа, типы, характеристики и применение 
  DDR5 SDRAM - особенности, архитектура, принцип работы и приложения 
  Стабилитрон - Параметры, принцип работы, применение и преимущества  

Приложения — Производство интегральных схем (ИС)

Области применения интегральных схем обширны и ограничены только творческими способностями разработчиков.Почти все, что можно электрически соединить в цепи, можно запечатлеть на маленькой микросхеме ИС и добиться того же результата. Список приложений ИС бесконечен и постоянно расширяется. Все электронные компоненты, которые мы видим вокруг себя в повседневной жизни; наши мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты, калькуляторы, игрушки, бытовая техника, автомобили, тяжелая техника и даже оборудование для исследования космоса. Любое устройство, имеющее электронную схему, независимо от ее размера или размера, использует интегральные схемы, потому что они более выгодны в использовании, чем традиционные схемы, поскольку их соединение может быть довольно сложным.Установка все большего и большего количества электронных компонентов для достижения еще большей вычислительной мощности при сохранении невероятно низкой стоимости и веса микросхемы является ключевым преимуществом и аргументом в пользу ИС.

Сейчас редко можно встретить какое-либо электронное оборудование, не имеющее хотя бы одной микросхемы. Действительно, некоторые имеют только одну микросхему и не требуют никаких других компонентов. Настоящий ответ на вопрос — посмотреть вокруг. Где бы ни использовалась электроника, внутри наверняка есть микросхема.

Интегральные схемы производятся различных размеров в зависимости от количества устройств, которые они собираются поддерживать.Самым маленьким из них является небольшая интеграция SSI, которая содержит около десятка элементов.

GS3

Тип

Сокращение

Количество элементов на микросхеме IC

Маленькая интеграция SS

42

44

44

44

Среднемасштабная интеграция

MSI

10-100

Крупномасштабная интеграция

LSI

42

Крупный Интеграция шкалы

VLSI

10,000-100,000

Интеграция сверхбольших масштабов

ULSI

1,000,000 — 100,000,000 03

1,000,000 — 100,000,000 03

1,000,000,000 — 10,000,000,000

Интегральные схемы можно разделить на три типа.Это могут быть аналоговые, цифровые и смешанные ИС.

Аналоговые / линейные интегральные схемы

Эти типы ИС непрерывно обрабатывают сигналы преимущественно используются для выполнения таких задач, как; фильтрация, смешивание и усиление. Аналоговые ИС упрощают процесс проектирования схемы, поскольку эти микросхемы можно просто установить в схему, вместо того, чтобы разрабатывать сложную схему с нуля. Эти ИС могут быть ИС линейного типа или ИС радиочастотного типа.Последний более известен как операционный усилитель.

Интегральная схема типа операционного усилителя широко используется для усиления сигналов общего назначения из-за того, что она имеет специальные особенности; в основном высокое входное и низкое выходное сопротивление. Таким образом, операционный усилитель производит очень большое выходное напряжение по сравнению с разностью потенциалов

между входными клеммами. Таким образом, операционный усилитель имеет очень высокий коэффициент усиления по напряжению.

Очень популярным типом уже распространенных операционных усилителей является таймер 555.Эта микросхема операционного усилителя аналогового типа используется в качестве таймера, генератора импульсов и генератора. Это самый популярный и производимый тип ИС, который когда-либо производился: по оценкам, ежегодно производится около одного миллиарда единиц этой ИС и ее производных.

Другими популярными операционными усилителями на ИС являются усилители звука серии LM 380/386, регуляторы напряжения серии LM 78XX и операционный усилитель / компаратор LM 741.

Преимущества использования компактной ИС, такой как таймер 555 в схеме, заключаются в большей точности и том факте, что потребуется всего несколько дополнительных компонентов, а не полная схема.

Цифровые интегральные схемы

Цифровые ИС — это интегральные схемы, которые содержат интегрированный набор цифровых схем, таких как логические вентили, триггеры, мультиплексоры и т. Д. Эти типы ИС имеют меньшие размеры и низкое рассеивание мощности, высокая скорость обработки, а также меньшая стоимость производства по сравнению с интеграцией на уровне платы. Эти цифровые ИС используются для различных приложений.

Одно из основных применений цифровых ИС — вычислительный сектор.Ранние компьютеры содержали тысячи транзисторов для обработки и были размером с целую комнату. Компьютеры теперь значительно меньше по размеру и даже умещаются в ладони благодаря сокращению всей схемы до нескольких миниатюрных микросхем. Компьютеры и микропроцессоры

выполняют все виды обработки, часто обрабатывая огромные объемы данных и вычисления. Для хранения данных требуется память, и цифровые ИС также используются для хранения данных. ЦП и микроконтроллеры, которые также являются цифровыми ИС, работают с двоичными данными сигналов «единиц» и «нулей».


Интегральные схемы со смешанными сигналами

Эти ИС со смешанными сигналами представляют собой комбинацию аналоговых и цифровых ИС на одной микросхеме. Они используются в основном для создания аналого-цифровых преобразователей и наоборот, а также для создания микросхем синхронизации. Эти ИС имеют меньший размер и дешевле в изготовлении, но чувствительны к помехам сигналов. Эти ИС являются результатом достижений в технологии разработки ИС, в частности, способности объединять аналоговые и цифровые функции на одном кристалле.

Прочие виды Интегральные схемы

ASIC An специализированная интегральная схема, это ИС, предназначенная для использования в конкретное использование, а не для общего назначения. Например, микросхема специально предназначен для работы в цифровом диктофон представляет собой ASIC. Подобно ASIC, являются «стандартные продукты для конкретных приложений». (ASSP), и они считаются промежуточными продуктами между ASIC и стандартные промышленные ИС.Поскольку размеры элементов уменьшились и средства проектирования улучшаются с годами, максимальная сложность (а значит функциональность), возможная в ASIC, выросла с 5000 гейтов до более чем 100 миллионов. Современные ASIC часто включают в себя целые микропроцессоры, объем памяти блоки, включая ПЗУ, ОЗУ, EEPROM, вспышка память и другие большие строительные блоки.

FPGA Программируется на месте вентильные матрицы (FPGA) — это современная технология для сборки макета или прототип из стандартных деталей; программируемые логические блоки и программируемые межкомпонентные соединения позволяют использовать одну и ту же ПЛИС во многих различных приложениях.Для небольших проектов или меньших объемов производства FPGA могут быть более дорогими. эффективнее, чем дизайн ASIC, даже в производстве. Единовременный инженерные (NRE) затраты на ASIC могут миллионы долларов.

Использование интегральных схем — Bright Hub Engineering

Что такое интегральные схемы?

Интегральные схемы — это крошечные электронные схемы, созданные для выполнения определенной функции, состоящие из активных и пассивных компонентов, таких как транзисторы, полевые транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и т. Д.

До изобретения транзисторов использовались электронные лампы. Основным недостатком электронных ламп был их размер. Транзисторы значительно уменьшили размер схем, но все же они были громоздкими. Гордон Мур, соучредитель Intel, предсказал, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле, будет удваиваться каждые два года. Для каждой функции, добавленной к схеме, добавляемых компонентов было почти вдвое.

Когда изобрели компьютеры, они были размером с комнату и очень дороги.Они были вне досягаемости обычного человека. Сложность и размер схем увеличивались. Возникла потребность в разработке технологии, которая позволила бы уменьшить размер, а также цену устройств.

Джек Килби из Texas Instruments изобрел первую интегральную схему в 1958 году. Шесть месяцев спустя Роберт Нойс изготовил интегральную схему с межсоединениями на единственном кремниевом кристалле. ИС изготавливаются из полупроводниковых чипов, таких как кремний, на котором электронная схема протравливается с использованием процесса фотолитографии.

Эта интеграция дала новое имя электронике — микроэлектроника и наноэлектроника.

Интегральные схемы

Применение и использование интегральных схем

Преимущества интегральных схем:

  1. Очень маленький размер: в сто раз меньше, чем дискретные схемы.
  2. Меньший вес: так как большое количество компонентов может быть упаковано в один чип, вес уменьшается
  3. Сниженная стоимость: технология массового производства помогла снизить цену,
  4. Высокая надежность: из-за отсутствия паяных соединений мало межсоединения и небольшая частота отказов при повышении температуры низкая.
  5. Низкое энергопотребление: Поскольку размер небольшой, потребляемая мощность меньше.
  6. Простая замена: в случае выхода из строя микросхема может быть легко заменена.

Из-за вышеупомянутых преимуществ ИС нашли множество применений в автомобилях (автомобильные системы управления), телевизорах, компьютерах, микроволновых печах, портативных устройствах, таких как ноутбуки, MP3, игровые приставки, камеры, сотовые телефоны, в корабельном оборудовании, самолетах и ​​космических кораблях. Они также используются при коммутации телефонных цепей и обработке данных.Они также нашли применение в военной технике. Наиболее распространенное применение IC — это цифровые часы, которые показывают час, секунду, минуту, день и месяц. Другое распространенное, но важное приложение — это научный калькулятор, который может выполнять основные функции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, а также сложные функции, такие как квадратный корень, куб, перестановки, комбинации, тригонометрические функции и т. Д.

ИС бывают линейными, цифровыми и смешанные типы. Линейные ИС, также известные как аналоговые Интегральные схемы, используются в:

  1. Усилителях мощности
  2. Усилителях слабого сигнала
  3. Операционных усилителях
  4. СВЧ-усилителях
  5. Усилителях ВЧ и ПЧ
  6. Компараторах напряжения
  7. Умножителях
  8. Радиоприемниках
  9. Стабилизаторы напряжения

Цифровые ИС в основном используются в компьютерах.Их также называют схемами переключения, потому что их входное и выходное напряжение ограничено двумя уровнями — высоким и низким, то есть двоичным. В их число входят:

  1. Триггеры
  2. Логические вентили
  3. Таймеры
  4. Счетчики
  5. Мультиплексоры
  6. Микросхемы калькулятора
  7. Микросхемы памяти
  8. Микросхемы часов
  9. Микропроцессоры
  10. Кредит изображения
  11. Датчики температуры

    Микропроцессорный чип: https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:KL_NEC_uPD751.jpg

    Силовые интегральные схемы для коммутационных приложений

    В системах электропитания бытовой техники и промышленных устройств на 480 В переменного тока, особенно в географических регионах с нестабильными напряжениями в сети, используются интегральные коммутационные схемы, включающие полевой МОП-транзистор на 900 В. Секция высоковольтных интегральных схем для преобразования энергосберегающей энергии является устоявшимся сектором силовой электроники и имеет большой запас роста.Это интегральные схемы для высокоэффективных изолированных источников питания с обратным ходом и для простых неизолированных понижающих преобразователей. В этом типе применения требуются определенные специальные функциональные методы, такие как защита от коротких замыканий и разрывов цепей, уменьшение электромагнитных помех и защита от перенапряжения.

    Технология MOSFET

    A MOSFET (Металлооксидно-полупроводниковое поле) Эффектный транзистор) представляет собой полупроводниковое устройство, используемое в области энергетики. электроника.Полупроводник не действует ни как изолятор, ни как дирижер. Полупроводниковый материал, из которого построены такие устройства, как MOSFET. обладает как изоляционными, так и проводящими свойствами. С точки зрения дизайна С точки зрения зрения, полупроводники спроектированы таким образом, что проводимость или изоляционными свойствами можно управлять. Транзистор наверное самый хорошо известный полупроводниковый прибор и является примером биполярного прибора. МОП-транзистор технология является усовершенствованием биполярной технологии, фактически, как N, так и P материалы все еще используются, но изоляторы из оксидов металлов добавляются для обеспечения некоторых улучшения производительности и функциональности.MOSFET-транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, широко используемое для переключения и усиления электронных сигналы в электронных устройствах. MOSFET — это ядро ​​интегральной схемы, он может быть спроектирован и изготовлен на одном кристалле благодаря очень маленькому размер и используется как в аналоговых, так и в цифровых схемах. Основное назначение MOSFET предназначен для управления потоком напряжения и тока между источником и разряд, похожий на выключатель.

    Интегральная схема InnoSwitch ™ 3-EP

    InnoSwitch4-EP — это интегрированная схема обратного переключения CV / CC QR со встроенным полевым МОП-транзистором 725 В / 900 В, синхронной коррекцией и обратной связью FluxLink для приложений мощностью до 45 Вт.Интегральная схема переключателя обратного хода InnoSwitch4-EP имеет обратную связь, синхронное выпрямление и интегрированные полевые МОП-транзисторы. Революционная конструкция InnoSwitch4-EP обеспечивает отличную перекрестную регулировку и снижает потери на 30-35%. Семейства интегральных схем InnoSwitch4 включают InnoSwitch4-Pro, InnoSwitch4-CE, InnoSwitch4-CP, InnoSwitch4-EP, InnoSwitch4-MX и упрощают проектирование и производство обратных преобразователей мощности, особенно тех, которые требуют высокой эффективности и компактного размера. Семейство интегральных схем InnoSwitch объединяет первичные, вторичные цепи и цепи обратной связи в единую автономную ИС с обратной связью, монтируемую на поверхность.InnoSwitch IC включает в себя первичный полевой транзистор, контроллер на первичной стороне, контроллер на вторичной стороне для синхронного выпрямления и новую инновационную технологию FluxLink ™, которая устраняет необходимость в оптроне.

    Коммуникационная технология FluxLink компании

    Power Integrations позволяет передавать информацию обратной связи через изолирующий барьер без использования магнитных материалов. FluxLink предлагает очень широкую полосу пропускания связи, которая обеспечивает гораздо более быстрый переходный отклик нагрузки, отличается высокой надежностью и не страдает от типичных механизмов деградации оптопар.Он встроен в корпус и, устраняя громоздкие оптопары, экономит место и увеличивает удельную мощность, что особенно важно для адаптеров и зарядных устройств. Кроме того, эта технология соответствует всем мировым стандартам помехоустойчивости.

    Устройства семейства InnoSwitch4-EP включают в себя несколько функций защиты, в том числе от перенапряжения и пониженного защита по напряжению, ограничение выходного перенапряжения, защита от перегрузки по току и отключение при перегреве. Особенно, Интегральные схемы обратного переключения InnoSwitch4-EP на 900 В обеспечивают функция обнаружения для защиты от перенапряжения на линии без потерь, которая автоматически прерывает переключение, когда линейные напряжения превышают выбранный порог, предотвращающий повреждение источника питания в ситуациях значительное перенапряжение в линии.

    Устройства доступны в стандартном и параметры подачи пиковой мощности и часто используемые автоматический перезапуск или защита от фиксации поведение. В частности, эта интегральная схема имеет высокоинтегрированный компактные размеры, очень высокая эффективность во всем диапазоне, включает многомодовый квазирезонансный (QR) / обратноходовой контроллер CCM, полевой МОП-транзистор 725 В или 900 В, датчик вторичной стороны и регулирование драйвера синхронного выпрямления (SSR) полевые транзисторы обратной связи и синхронизации, интегрированный FluxLink — изолированный канал обратной связи HIPOT, регулируемый точный датчик тока, подаваемый через внешний резистор.С точки зрения энергетики эффективность, конструкция с использованием микросхем InnoSwitch-3 легко соответствует всем мировым энергетическим нормативов КПД и характеризуется низким тепловыделением. Это также оснащен передовыми механизмами предотвращения сквозного прохода и перекрестной проводимости благодаря интеграции драйвера затвора SR FET. Оснащен полным безопасность и соответствие нормативным требованиям, отличная помехозащищенность и усиленный изоляция и напряжение изоляции> 4000 В переменного тока.

    Рис. 1: Типовая схема приложения [Источник: Power Integration]

    Архитектура InnoSwitch-EP в высшей степени инновационные, устройства объединяют в единую интегральную схему как первичный и вторичный контроллеры, с элементами обнаружения и обратной связью механизм при соблюдении безопасности.В близость компонентов и инновационное использование интегрированного канал связи позволяет точно управлять синхронным выпрямителем MOSFET на вторичной стороне и оптимизация переключения на первичной стороне для поддержания высокого КПД во всем диапазоне нагрузок. Кроме того, минимальные требования к постоянному смещению соединения позволяют системе достичь значения ниже десяти мВт при отсутствии нагрузки для максимальной эффективности в режиме ожидания режим. Интегральная схема InnoSwitch4-EP легко отвечает всем мировым энергетическим требованиям. регулирования эффективности и объединяет контроллеры обратного хода, полевые МОП-транзисторы 725/900 В, Обнаружение вторичной стороны и драйверы синхронного выпрямления.Устройства достигать непревзойденных значений КПД до 94% в условиях сети и нагрузки, снижая потери мощности поставка. Таким образом можно получить компактные блоки питания мощностью до 35 Вт, без радиаторов.

    Рисунок 2: InnoSwitch 3-EP. Изображение продукта 3D-модель [Источник: Power Integration] ИС

    InnoSwitch4 легко настраиваются и требуется код для указания всех настраиваемых функций, таких как автоматический перезапуск порог или реакция на ошибку. Коды функций состоят из буквы H с последующими тремя числами и добавляются в конец номера базовой детали.В основные области применения интегральных схем InnoSwitch-EP в быту бытовая техника, в промышленном секторе, моторный привод / управление, интеллектуальный освещение, умные счетчики, коммунальные платежи.

    LinkSwitch ™ -TN2 интегральная схема

    LinkSwitch-TN2 — очень энергоэффективный Автономный ИС-коммутатор со встроенным полевым МОП-транзистором 725 В или 900 В и системным уровнем Защита для источников питания с малым количеством компонентов. Семейство LinkSwitch-TN2 ИС для неизолированных автономных источников питания обеспечивают значительно улучшенные производительность по сравнению с традиционными линейными решениями.Проекты, использующие высоко интегрированные микросхемы LinkSwitch-TN2 более гибкие и расширены эффективность, комплексная защита на уровне системы и более высокая надежность. В Семейство устройств поддерживает топологии понижающего, повышающего и понижающего преобразователей. Каждый устройство, подключенное к силовому полевому МОП-транзистору 725 В или 900 В, осциллятор, управление вкл. / выкл. для максимальной эффективности при малой нагрузке, высоковольтный импульсный источник тока для самосмещение, дрожание частоты, быстрое (поцикловое) ограничение тока, гистерезисное тепловое отключение, защита от перенапряжения на выходе и входе схемотехника в монолитную ИС.

    Могут быть выбраны режимы ограничения тока MOSFET

    через значение конденсатора штыря байпаса. Высокий предельный уровень тока обеспечивает максимальный непрерывный выходной ток, а низкий уровень позволяет использовать низкую стоимость и небольшие индукторы для поверхностного монтажа. Реализация функций защиты позволяет защитить устройство и систему от ввода и вывода отказы из-за перенапряжения, отказы из-за перегрева устройства, потери регулирования и перегрузка источника питания или сбои источника питания, чтобы быть безопасно и надежно питание.IC LinkSwitches используются в нескольких приложениях, таких как зарядные устройства, адаптеры, крупное и мелкое оборудование, бытовые аудио / видео системы, счетчики и широкий ассортимент промышленных расходных материалов. LinkSwitch-XT2 и LinkSwitch-TN2 являются доступен с первичными полевыми МОП-транзисторами на 900 В для трехфазных промышленных источников питания и качественные потребительские товары, предназначенные для регионов с высоким и нестабильным электрические сети, высокоэнергетические кольцевые волны и перенапряжения.

    Семейство микросхем LinkSwitch отличается низким энергопотреблением. автономные коммутаторы, включающие в себя как высокоточные контроллеры, так и высокоточные полевые МОП-транзисторы напряжения в одном корпусе с малым количеством выводов.Это устройства, которые используют простые контроллеры ВКЛ / ВЫКЛ, которые хорошо подходят для приложений, где Эффективность света / холостого хода является ключевым требованием технических характеристик. Они есть оптимизирован для изолированных источников питания с обратным ходом и, в неизолированном варианте, для слаботочных автономных приложений.

    Рисунок 3: Типичное применение понижающего преобразователя [Источник: Power Integration]

    Выводы

    Расширенные функции безопасности и надежности встроенные схемы переключения 900 В гарантируют автоматический перезапуск при коротком замыкании цепи и неисправности, защита от перенапряжения и перегрева.MOSFET 725 Значение V гарантирует отличную устойчивость к перенапряжениям. Устройства чрезвычайно энергоэффективность и соответствие всем мировым нормам энергоэффективности. В применений много: трехфазные промышленные блоки питания напряжением до 480 В переменного тока и высококачественная продукция для потребительского сектора, предназначенная для географические регионы с электрическими сетями нестабильного напряжения, тропические регионы с грозами и, следовательно, молниями, частыми или в любом месте с высокой скачки энергии и колебания являются обычным явлением.Все модели продукта 900 В семейства оснащены обоими двигателями внутреннего управления, оптимизированными для обеспечения высокого эффективность во главе нагрузки, а также различные защиты нагрузки и линии системы для дальнейшего повышения надежности системы.

    Маурицио Ди Паоло Эмилио — доктор философии. Кандидат физико-математических наук и инженер по телекоммуникациям. Он работал над различными международными проектами в области исследования гравитационных волн, рентгеновских микропучков для радиобиологических и микроскопических приложений, а также космических технологий для связи и управления двигателем.Маурицио любит писать и рассказывать истории о технологиях и электронике. Его основные интересы — энергетика, автомобилестроение, Интернет вещей, цифровые технологии. Маурицио в настоящее время является главным редактором Power Electronics News и EEWeb, а также европейским корреспондентом EE Times. Он написал различные технические и научные статьи, а также пару книг для Springer по сбору энергии, а также по сбору данных и системе управления.

    Как работает интегрированная схема | Микросхемы ASIC

    В 1958 году была изобретена интегральная схема (ИС), которая позволяла передавать больше энергии в меньшее пространство.Очень эффективная альтернатива гудящим электронным лампам, в тысячи раз менее мощная, чем современный ноутбук, и в 100 раз меньше, чем ENIAC 1940-х годов.

    Что такое интегральная схема?

    Интегральные схемы — это комбинация диодов, микропроцессоров и транзисторов в уменьшенном виде на кремниевой пластине. Каждый из этих компонентов выполняет определенную функцию.В сочетании друг с другом они могут выполнять вычисления и выполнять несколько задач.

    • Диоды — это электронные устройства, контролирующие протекание тока в цепи. Диоды также управляют направлением тока, при этом они позволяют току течь только по определенным путям.
    • Транзисторы
    • — Эти компоненты используются для хранения напряжений или стабилизатора цепи. Их можно использовать для усиления данного сигнала и использовать в качестве переключателей в цифровых схемах.Они могут пропускать определенное количество напряжения в схему с использованием затвора, открывающегося при определенном напряжении.
    • Микропроцессоры — эти компоненты являются наиболее важной частью интегральной схемы. Это предназначено для предоставления памяти системе. Точно так же он дает память для выполнения вычислений и следования определенному протоколу или логике. Это указывает микропроцессору обрабатывать данные и электричество в системе. Таким образом, он становится операционной системой интегральной схемы, позволяя компонентам взаимодействовать друг с другом.

    Интегральные схемы сегодня можно найти почти в каждом электроприборе, от телевизора до наручных часов и от ПК до производителей соков. Области применения безграничны для ИС, в которых все может быть спроектировано и построено с использованием дискретных электронных компонентов и помещено в интегральную схему.

    Некоторыми примерами микросхем являются усилители звука, логические устройства, устройства памяти, радиочастотные декодеры и кодеры, а также видеопроцессоры. Но вычисления — одно из основных приложений для ИС.Таким образом, вместо тысяч транзисторов в компьютерах в прежние времена, современные ПК имеют лишь несколько микросхем.

    Интегральная схема специального назначения (ASIC)

    Одно из применений ИС — это микросхема ASIC, которая предназначена для определенной цели, а не для универсальной микросхемы. Одно из приложений ASIC — это то, что работает в цифровом диктофоне.

    Структурированный дизайн ASIC

    Микросхемы ASIC

    изготавливаются с использованием технологии металлооксидных полупроводников или в виде микросхем интегральных схем МОП.Новой тенденцией в полупроводниковой промышленности является дизайн структурированного чипа ASIC или дизайн платформы ASIC.

    ASIC с полной настройкой

    Еще одна разработка ASIC, используемая в отрасли, — это полностью настраиваемая конструкция микросхемы ASIC, которая определяет все фотолитографические слои устройства. Они используются как для проектирования ASIC, так и для стандартного дизайна продукта.

    Преимущества полностью индивидуализированной конструкции включают уменьшение площади, повышение производительности и интеграцию аналоговых компонентов.Однако это приведет к увеличению времени производства и проектирования, усложнению автоматизированного проектирования и повышению требований к квалификации команды разработчиков.

    Матрица затворов и частично нестандартная конструкция

    Другой способ производства, при котором заранее определены диффузные слои и электронные пластины хранятся на складе до стадии металлизации в процессе изготовления. Рассеянные слои состоят из транзисторов и других активных устройств.


    Linear MicroSystems, Inc. с гордостью предлагает свои услуги по всему миру, а также в прилегающих районах и городах вокруг нашей штаб-квартиры в Ирвине, Калифорния: Mission Viejo, Laguna Niguel, Huntington Beach, Santa Ana, Fountain Valley, Anaheim, Orange Графство, Фуллертон и Лос-Анджелес.

    Что такое цифровая интегральная схема и как ее использовать?

    Цифровые интегральные схемы — это цифровые логические схемы или системы, созданные путем объединения компонентов и проводов на одном полупроводниковом кристалле.По количеству включенных схем или компонентов затвора цифровые интегральные схемы можно разделить на маломасштабные интегральные схемы (SSI), средние интегральные схемы (MSI), схемы крупномасштабной интеграции (LSI), очень большие интегральные схемы (СБИС). и схемы сверхбольшой интеграции (ULSI).

    Каталог

    I Введение

    Цифровые интегральные схемы разработаны и работают на основе цифровой логики (булевой алгебры), которая используется для обработки цифровых сигналов.Согласно определению интегральных схем, их также можно определить как цифровые логические схемы или системы, созданные путем интеграции компонентов и проводки на одном и том же полупроводниковом кристалле . По количеству включенных схем или компонентов затвора цифровые интегральные схемы можно разделить на маломасштабные интегральные схемы (SSI), средние интегральные схемы (MSI), схемы крупномасштабной интеграции (LSI), очень крупные интегральные схемы (СБИС). ) и схемы сверхбольшой интеграции (ULSI).

    Малогабаритная интегральная схема содержит менее 10 схем затвора или количество компонентов не превышает 100; интегральная схема среднего размера содержит от 10 до 100 схем затвора или количество компонентов от 100 до 1000; Крупномасштабные интегральные схемы включают более 100 схем затвора или количество компонентов от 1000 до 10000; Схемы СБИС включают более 10 000 схем затворов, или количество компонентов составляет 100 000–1 000 000. Количество схем затворов ULSI превышает 100 000, или количество компонентов составляет от 1 000 000 до 10 000 000.

    D igital I интегрированные C схемы

    N номер G Все компоненты

    Цепи SSI

    10

    & le; 100

    Цепи MSI

    10-100

    9082-1344
    900

    9082-1990 Цепи

    > 100

    1,000-10,000

    Цепи VLSI

    > 10,000

    100,000-1,00033

    0

    1,000,000-10,000,000

    С развитием технологий микроэлектроники масштабы интегральных схем становятся все больше и больше.Следовательно, нет смысла просто разделять типы по количеству интегрированных компонентов.

    II Логические функции и внутреннее устройство цифровых интегральных схем

    1. Логика al F функция цифровых интегральных схем

    Цифровые логические схемы можно разделить на две категории: схемы комбинационной логики и схемы последовательной логики .В схемах с комбинационной логикой выходной сигнал в любой момент времени зависит только от входа в этот момент, а не от предыдущего рабочего состояния схемы. Наиболее часто используемые комбинационные логические схемы — это кодеры, декодеры, селекторы данных, демультиплексоры, числовые компараторы, полные сумматоры, устройства проверки четности и т. Д.

    Рисунок 1. C комбинированный Логика C схема

    В последовательной логической схеме выход в любой момент зависит не только от входа в это время, но и на исходное состояние схемы.Следовательно, последовательная логическая схема должна иметь функцию памяти и должна содержать схему ячейки памяти . Регистры, регистры сдвига и счетчики являются наиболее часто используемыми последовательными логическими схемами.

    Рисунок 2 . S equential L ogic C ircuit

    Для различного применения двух типов логических схем все они имеют стандартизованные и сериализованные интегральные схемы, которые обычно называют универсальными. интегральные схемы.Соответственно, интегральные схемы, разработанные и изготовленные для специальных целей, называются специализированными интегральными схемами (ASIC).

    2. Внутреннее устройство цифровых интегральных схем

    В состав цифровой схемы входят комбинационная логика и регистр (триггер). Комбинационная логика — это функция, состоящая из элементарных вентилей, и ее выход будет связан только с текущим входом.Первая диаграмма на рисунке 3 представляет собой комбинационную логику, которая выполняет только логические операции, в то время как последовательные схемы содержат не только основные элементы, но и элементы хранения для сохранения прошлой информации. Выход в установившемся режиме последовательной схемы связан с текущим входом и состоянием, сформированным прошлыми входами. Пока логическая операция завершена, результат обработки может быть временно сохранен для следующей операции, как показано на второй диаграмме.

    Судя по функциям, внутреннюю цифровую интегральную схему можно разделить на две части: тракт данных и управляющий логика .Эти две части объединены множеством последовательных логических схем, и большинство из них являются синхронными последовательными схемами. Последовательные схемы разделены на несколько узлов несколькими регистрами, и эти регистры работают в одном ритме под управлением часов, что может упростить конструкцию.

    Рисунок 3. Внутренняя структура цифровой интегральной схемы

    В процессе долгосрочного проектирования было накоплено множество стандартных общих элементов, таких как селекторы (также называемые мультиплексорами, которые могут выбирать один выход из нескольких входных данных), компараторы (для сравнения размера двух чисел), сумматоры, умножители, регистры сдвига и т. д.Эти единичные схемы имеют правильную форму и легко интегрируются, поэтому цифровые схемы лучше развиты в интегральных схемах.

    Эти блоки соединяются вместе для формирования тракта передачи данных в соответствии с проектными требованиями. Обрабатываемые данные проходят от входного конца к выходному по этому пути, после чего может быть получен обработанный результат. В то же время специально разработанная логика управления и различные компоненты, управляющие трактом данных, должны работать в соответствии с их соответствующими функциональными требованиями и конкретными временными отношениями.

    III Модели и типы цифровых интегральных схем

    1. Модели цифровых интегральных схем

    Модели цифровых интегральных схем обычно состоят из трех частей: префикса , серийного номера и суффикса . Префикс представляет производителя, а нумерация включает серийный номер продукта и серийный номер компонента. Суффикс обычно указывает уровень температуры и тип упаковки.

    2.Типы цифровых интегральных схем

    Существует множество типов цифровых интегральных схем . По строению схемы их можно разделить на две серии: TTL и MOS .

    Цифровые интегральные схемы TTL проводят электричество с двумя типами носителей: электронными s и отверстиями s , поэтому их также называют биполярными схемами. Цифровые интегральные схемы MOS используют только один тип носителей для проведения электричества.Те, которые используют электроны для проведения электричества, называются цепями NMOS ; те, которые проводят электричество через дырки, называются цепями PMOS . Если схема состоит из схем NMOS и PMOS, мы называем ее схемой CMOS .

    Рисунок 4. Обозначение (а) транзистора PMOS и (б) транзистора NMOS

    По сравнению с цифровыми интегральными схемами TTL, цифровые интегральные схемы CMOS имеют много преимуществ, таких как широкий диапазон рабочей мощности напряжение питания, низкое статическое энергопотребление, сильная противоинтерференционная способность, высокое входное сопротивление, низкая стоимость и т. д.

    Существует множество видов цифровых интегральных схем, включая такие устройства, как различные схемы затвора, триггеры, счетчики, кодеки и запоминающие устройства.

    IV Характеристики цифровых интегральных схем TTL и CMOS

    1. Цифровые интегральные схемы TTL

    Диапазон напряжения источника питания

    Диапазон рабочего напряжения источника питания TTL-цепи очень узок. Диапазон напряжения серий S, LS и F составляет 5 В ± 5%, а для серий AS и ALS — 5 ± 10%.

    Частота

    TTL C ircuits

    W orking F

    Серия LS

    <40 МГц

    Серия ALS

    <70 МГц

    0 Серия AS 9007

    44

    0 Серия AS 9007

    44

    <200 МГц

    Выходное напряжение

    Когда рабочее напряжение составляет 5 В, выходной высокий уровень больше 2.4 В, а входной высокий уровень превышает 2,0 В; низкий уровень на выходе составляет менее 0,4 В, а низкий уровень на входе менее 0,8 В.

    Минимальный выходной ток привода

    9339

    9339

    Сильнотоковая выходная цепь TTL:

    Цепи TTL

    Минимум O Выход D заклепка C urrent

    2

    стандартный

    16 мА

    LS серии

    20 мА

    ALS серии

    8 мА

    Цепи TTL

    Минимальный выходной ток привода

    стандарт

    48mA

    9033

    24 мА

    9034 4

    Серия S

    64 мА

    Серия ALS

    24/48 мА

    Серия AS

    48/64 мА.

    Возможность разветвления (на примере количества нагрузок LS-TTL)

    Цепи TTL

    Возможность разветвления

    стандарт

    40

    LS серия

    20

    S серия

    50

    0

    Серия AS

    50

    Цепь TTL с сильнотоковым выходом:

    Цепи TTL

    Возможность выхода вентилятора 9004

    9004

    в стандартной комплектации

    120

    LS серии

    60

    Серия S

    160

    Серия ALS

    60/120

    AS серии

    59

    Для каждой серии интегральных схем TTL с одинаковым идентификатором функции, например 7404, 74LS04, 74A504, 74F04, 74ALS04, их расположение выводов и логическая функция точно такие же, но они имеют значительные различия в скорости цепи и потребляемая мощность .

    2. CMOS Цифровые интегральные схемы

    Диапазон напряжения источника питания

    Диапазон рабочего напряжения источника питания цифровой интегральной схемы CMOS составляет от 3 до 18 В, а для серии 74HC составляет от 2 до 6 В.

    Потребляемая мощность

    При напряжении источника питания VDD = 5 В :

    3 3 Входное сопротивление

    2

    Входное сопротивление схемы CMOS зависит только от тока утечки защитного диода на входном конце, поэтому его значение чрезвычайно велико, достигая значений от 108 до 1011 Ом. Следовательно, схема CMOS практически не потребляет мощность схемы управления.

    Устойчивость к помехам

    Поскольку допустимый диапазон напряжения источника питания велик, их выходные колебания высокого и низкого уровня велики, а помехозащищенность высока. Максимальное значение их устойчивости к шуму составляет 45% VDD, а гарантированное значение может достигать 30% VDD. Чем выше напряжение источника питания, тем больше значение допуска.

    Логическое колебание

    Логический высокий уровень & ldquo; 1 & rdquo; выходное напряжение схемы CMOS очень близко к напряжению источника питания VDD, а низкий логический уровень & ldquo; 0 & rdquo; подходит к источнику питания Vss.В состоянии холостого хода выходной сигнал высокого уровня VOH = VCC-0,05 В и выходной сигнал низкого уровня VOL = 0,05 В. Следовательно, схема CMOS имеет самый высокий коэффициент использования мощности.

    Возможность разветвления

    В низкочастотном режиме один выходной терминал может управлять более чем 50 устройствами CMOS.

    Рисунок 5. Разветвление и вход вентилятора

    Сопротивление излучения

    КМОП-трубки — это проводящие устройства, в которых большинство носителей находится под контролем, а лучевое излучение мало влияет на концентрацию основных носителей.Таким образом, схема CMOS особенно подходит для устройств в аэрокосмической отрасли, спутниках и ядерных испытаниях.

    Интегральная схема CMOS имеет низкое энергопотребление и низкую внутреннюю теплотворную способность, что может значительно улучшить интегральный уровень. Кроме того, из-за дополнительной симметричной структуры схемы ее параметры будут компенсировать друг друга при изменении температуры окружающей среды, поэтому ее температурная стабильность является хорошей.

    Производственный процесс

    Процесс производства интегральной схемы КМОП проще, чем интегральной схемы ТТЛ, и она также занимает меньшую площадь на кремнии, что особенно подходит для производства крупномасштабных и сверхвысоких размеров. крупномасштабные интегральные схемы.

    В Меры предосторожности при использовании

    1. Схема не может работать, если параметры превышают предел значения , или она может работать ненормально и легко вызвать повреждение.

    Допустимый диапазон изменения напряжения питания интегральной схемы TTL относительно узок, обычно от 4,5 до 5,5 В, поэтому необходимо использовать стабилизированный источник питания + 5 В; Диапазон рабочих напряжений источника питания КМОП интегральной схемы относительно широк, поэтому существует больший выбор.

    При выборе напряжения источника питания, помимо того, чтобы не позволять напряжению источника питания превышать предельное значение, мы также должны учитывать, что напряжение источника питания будет влиять на рабочую частоту и другие характеристики схемы. Если напряжение источника питания низкое, это снизит рабочую частоту или увеличит время задержки передачи. Например, при падении напряжения питания триггера CMOS с + 15 В до + 3 В его максимальная рабочая частота упадет с 10 МГц до десятков кГц.

    2. Запрещается перепутывать полярность напряжения питания. Если положительный и отрицательный полюса источника питания поменять местами и подключены неправильно, это приведет к повреждению устройства из-за чрезмерного тока.

    3. В схеме CMOS амплитуда входного сигнала не может превышать VDD — VSS, что означает VSS = V1 = VDD . Когда напряжение, подаваемое на вход схемы CMOS, слишком высокое (больше, чем напряжение источника питания) или слишком низкое (менее 0 В), или напряжение источника питания внезапно изменяется, ток в цепи может быстро увеличиваться, и устройство может выйти из строя. сгореть.

    Рисунок 6 . Эквивалентная схема CMOS Latch-up

    Это явление называется эффектом latch-up . Меры по предотвращению эффекта фиксации:

    ● Амплитуда входного сигнала не может быть больше VDD и меньше 0 В

    ● Устранение помех в источнике питания;

    ● Если позволяют условия, максимально уменьшите напряжение источника питания. Если рабочая частота схемы относительно низкая, лучше всего использовать источник питания + 5В;

    ● Примите меры по ограничению тока, чтобы ток источника питания не превышал 30 мА.

    4. Расчет избыточного ввода конец с. Для схемы CMOS запасные входные клеммы не могут где-то болтаться; в противном случае высокое напряжение, генерируемое электростатической индукцией, может легко повредить устройство. Вместо этого эти резервные входные клеммы должны быть подключены к yDD или yss или подключены параллельно с другими входными клеммами в зависимости от реальной ситуации.

    Для цепи TTL допускается подвешивание дополнительной входной клеммы.При зависании состояние логического входа этого терминала обычно оценивается как «1». Хотя зависание эквивалентно высокому уровню и не влияет на логическую взаимосвязь между логическим элементом И и логическим элементом И-НЕ . Тем не менее, это может помешать свисанию, что может привести к неисправности цепи. Следовательно, с резервной входной стороной следует обращаться в соответствии с фактическими потребностями.

    Рисунок 7- 1 Символ логического элемента И

    Рисунок 7- 2 Символ логического элемента И-НЕ

    Например, резервные входные клеммы И и И-НЕ Затвор может быть напрямую подключен к источнику питания, или один резистор может использоваться разными входными концами и подключаться к источнику питания.Кроме того, резервные входные клеммы можно использовать параллельно.

    5. Запасные выходные клеммы следует оставить подвешенными и не должны напрямую подключаться к VDD или VSS, иначе чрезмерный ток короткого замыкания приведет к повреждению устройства. Кроме того, выходы КМОП-схем с разными логическими функциями нельзя напрямую соединить вместе, в противном случае токопроводящий P-канальный и N-канальный полевые МОП-транзисторы образуют путь с низким сопротивлением, вызывая короткое замыкание и повреждение устройства.

    За исключением вентилей с тремя состояниями и вентилей с открытым коллектором, выходные клеммы интегральных схем TTL не могут использоваться параллельно. Если выходные концы нескольких схем затвора с открытым коллектором соединены параллельно, между выходным концом и источником питания должен быть подключен подтягивающий резистор .

    Рисунок 8 . Простая схема открытого коллектора интегральной схемы (ИС)

    6. Из-за высокого входного сопротивления схема CMOS подвержена пробоям из-за электростатической индукции. Кроме того, чтобы добавить схему защиты внутри, мы также должны обратить внимание на электростатическое экранирование при использовании и хранении схемы. А при сварке схемы CMOS сварочный инструмент должен быть хорошо заземлен, время сварки не должно быть слишком большим, а температура сварки не должна быть слишком высокой. Кроме того, также запрещено разбирать, отключать и вставлять интегральную схему при включенном питании.

    7. Цифровые схемы нескольких моделей можно напрямую использовать взаимозаменяемо. Например, серию CC4000 можно использовать взаимозаменяемо с серией CD4000 и серией MC14000. Однако для некоторых микросхем с одинаковыми функциями выводов и корпусом электрические параметры отличаются, что мы должны заметить перед переключением.

    8. Обратите внимание на технологию проектирования и улучшите меры защиты от помех . При разработке печатной платы следует избегать использования длинных выводов, чтобы предотвратить помехи между сигналами и задержки в передаче сигналов.Кроме того, шнур питания должен быть шире, а заземляющий провод должен быть заземлен на большой площади, чтобы уменьшить помехи от земли. При разработке логической системы CMOS емкостная нагрузка должна быть минимизирована, так как это снизит рабочую скорость и увеличит потребляемую мощность схемы.

    Подвести итог

    В этом эссе мы изучили базовые знания о цифровой интегральной схеме , включая ее логические функции, внутреннюю конструкцию и модели.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Цепи CMOS

    Статическая потребляемая мощность

    2 9034 схемы

    .5–5 мкВт

    буферы и триггеры

    5–20 мкВт

    интегральные схемы среднего размера

    25–100 мкВт