Практическая работа №9

Тема:Ознакомление с составом, основными параметрами и функциональными возможностями интегральных микросхем 155 серии

Цели:

1. Ознакомление с одной из наиболее распространенных серий ИМС;

2. Ознакомление со справочной литературой по ИМС;

3. Закрепление навыков работы со справочной литературой.

Оснащение занятия:

1. Справочники по ИМС;

2. Описание практической работы;

3. Карточка с индивидуальным заданием (см. номер варианта в таблице №1).

Краткие сведения

Микроэлектроника – область электроники, изучающая вопросы создания и применения микроэлектронных изделий.

Микроэлектронное изделие – электронное устройство с высокой степенью интеграции.

Интегральная микросхема (ИМС) – микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки элементов (активных и пассивных), изготовленное в едином технологическом процессе и заключенное в общий корпус.

Элемент ИМС – часть микросхемы, реализующая функцию электро-радиоэлемента, которая выполнена нераздельно от кристалла и не может быть выделена как самостоятельное изделие.

Серия ИМС – совокупность типов ИМС, которые могут выполнять различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначены для совместного применения.

ИМС классифицируются по следующим признакам:

По выполняемым функциям ИМС делятся на:

а) аналоговые интегральные микросхемы (АИМС);

б) цифровые интегральные микросхемы (ЦИМС).

Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. В них любому допустимому значению входного сигнала соответствует определенное значение выходного. К АИМС относятся линейные ИМС. В них входной и выходной сигналы связаны коэффициентом передачи.

Цифровые интегральные микросхемы оперируют комбинацией символов «0» и «1» двоичной системы счисления. Этим значениям соответствуют крайние значения входных и выходных напряжений. На рис.1 приведен вид сигнала, подаваемого на вход ЦИМС. Участок сигнала, имеющий уровень выше напряжения соответствующего единице принимается за 1, а ниже напряжения соответствующего нулю принимается за 0.

К ЦИМС относятся логические схемы, реализующие логические операции И, ИЛИ, НЕ и т.д. Цифровые схемы, которые управляются уровнями напряжения, называются потенциальными.

Логические микросхемы делятся на:

1) комбинационные микросхемы (однотактные или без памяти), в которых выходной сигнал является функцией входных сигналов. К ним относятся ЦИМС реализующие логические операции И, ИЛИ, НЕ и т.д.;

2) последовательностные микросхемы (многотактные или с памятью), где выходной сигнал дополнительно зависит от состояния схемы в предыдущем интервале времени. К ним относятся счетчики, триггеры и т.д.

Основные типы логик.

ДТЛ - диодно-транзисторная логика, выполненная на диодах и транзисторах.

ТТЛ- транзисторно-транзисторная логика, выполненная как на обычных, так и на специальных многоэмиттерных транзисторах.

рМДПТЛ и nМДПТЛ - транзисторные логики на основе МДП-транзисторов с каналами типа р и n.

КМДПТЛ - комплиментарная (взаимодополняющая) логика, выполненная на основе сочетания МДП-транзисторов с каналами типа р и n.

и²Л - интегральная инжекционная логика. Применяется в больших интегральных схемах. У нее наилучшие показания по плотности упаковки элементов и быстродействию.

Статические параметры ЦИМС:

- значения высокого и низкого уровня напряжений;

- пороговые напряжения - это наименьшее значения высокого уровня напряжения и наивысшее значение напряжения низкого уровня на входе ЦИМС, при котором схема переходит из одного устойчивого состояния в другое.

– статическая помехоустойчивость (допустимый уровень помех на входе) при уровне входного сигнала, соответствующего 0 и 1.

Передаточная (амплитудная) характеристика .

Передаточная характеристика для схемы И-НЕ приведена на рис. 2.

Входная характеристика .

Для схем ТТЛ она приведена на рис. 3.

- максимальный ток на входе, протекающий при нулевом уровне входного сигнала.

Коэффициент разветвления по выходу – это количество единичных нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу.

Динамические параметры ЦИМС характеризуют скорость переключения на выходе при изменении входного сигнала.

На рис. 4 показано, как измеряется время задержки распространения сигнала в ИМС И-НЕ.

Среднее время задержки распространения сигнала:

,

где – время задержки при переключении ИМС из состояния 0 в состояние 1 и наоборот.