Космонавтика  Конструирование интегральных микросхем 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

жен на рис. 1.1,6, а круглый корпус с выводами, перпендикулярными основанию корпуса и расположенными в пределах проекции тела корпуса на плоскость основания (корпус третьего типа), - на рис. 1.1, е. Прямоугольный корпус с выводами, расположенными параллельно плоскости основания и выходящими за пределы проекции его тела на плоскость основания (корпус четвертого типа), приведен на рис. 1.1, г.

Корпуса пятого типа - прямоугольные плоские безвыводные (за рубежом подобные корпуса называют кристаллоносителями). Электрическое соединение микросхемы, размещенной в таком кор пусе, осуществляется с помощью металлизированных конгактных площадок по периметру корпуса (рис. 1.1, д).

Государственным стандартом 17467-79 каждому типоразмеру микросхем в соответствующих корпусах установлены конкретные ми-нимальные и максимальные размеры и нормы. Систему условных обозначений корпусов, состоящую из четырех элементов, определяет ГОСТ 17467-79. Первый элемент - это две цифры, первая из которых определяет тип корпуса и его подтип (расположение выводов относительно плоскости основания, см. табл. 1.3). Второй элемент - две цифры, обозначающие порядковый номер типоразмера. Третий элемент - цифровой индекс, определяющий действительное число выводов корпуса. Четвертый элемент - порядковый регистрационный номер.

Приведем пример условного обозначения корпуса четвертого типа с 14 выводами, расположенными по двум противоположным сторонам корпуса второго типоразмера с регистрационным номером 3.

Регистрационный

номер

Число выводов

Порядковый номер типоразмера

Подтип

Характеристики металлостеклянных, мета л локерам ических и стеклокерамических корпусов для микросхем приведены в табл. 1.4.

Глава 2.

Цифровьзе интегральные микросхемы

2.1. Назначение и применение

Цифровые .микросхемы представляют собой электронные устройства, позволяющие строить практически все узлы и блоки ЭВМ, в которых обрабатываемая информация представлена в виде дво>



ичных чисел. Переменные величины и функции от них, которые мо-принимать только два значения О и 1, называются соответственно логическими переменными и логическими функциями. Свойства логических функций изучает алгебра логика, а устройства, реализующие логические функции, называются логическими или цифровыми. В основе цифровых микросхем, выпускаемых многомиллионными сериями, находятся простейшие комбинационные цифровые элементы, потенциальные, импульсные, импульсно-потеициальные. Наиболее широкое распространение получили потенциальные логические элементы (ЛЭ). Для них характерно наличие связи по постоянному току между входадми и выходами схем Схемотехническая реализация потенциальных цифровых микросхем осуществляется на основе ряда типовых базовых ЛЭ.

Рассмотри.м логические функции, реализуемые с помощью ЛЭ, включенных в состав серий цифровых микросхем и получивших наиболее широкое применение для построения узлов ЭВМ и устройств дискретной автоматики fl],

2.2. Логические функции, реализуемые с помощью цифровых микросхем

Простейшей логической функцией является функция НЕ (логическое отрицание или инверсия), которая записывается как Y(X) = = Х. В электронных схемах отрицание реализуется с помощью ключевого элемента НЕ, построенного на усилительном приборе. Сигналы на выходе ключа инвертируются в зависимости от значений входных снгнатов. По виду реализуемой логической функции базовые ЛЭ могут быть разделены на простейшие элементы одноступенчатой (И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ) и двухступенчатой (И-ИЛИ, И- ИЛИ-НЕ) логики. Следует отметить, что все потенциальные цифровые элементы могут работать в двух логических режимах. Если за 1 принят высокий уровень сигнала, имеет место положительная логика работы элемента ИЛИ-НЕ. Если за Ь> принят низкий уровень сигнала, получаем отрицательную логику работы элемента И-НЕ [1]. Как правило, паспортное обозначение ЛЭ соответствует функции, реализуемой для положительной логики . Существуют цифровые ключи с тремя выходными состояниями (тристабиль-ные). Выходной каскад такой схемы переводится в третье состояние Разомкнуто , если по специальному входу управления подана команда [2].

На основе цифровых элементов одно- и двухступенчатой логики могут быть построены сложные функциональные узлы: комбинаторные схемы (например, сумматоры, мультиплексоры) и схемы с памятью (триггеры, счетчики, регистры). Все современные серии цифровых микросхем, как правило, включают различные типы триггеров, представляющих устройство с двумя устойчивы.ми состояниями, содержащее запоминающий бистабильный элемент (собственно триггер) и схему управления [3]. Наиболее широкое распространение Получили триггеры типов R S, D и JK [1].

Триггер RS-типа имеет два информационных входа R и S. При S=l (единичный вход) и R = 0 (нулевой вход) на выходах три£гера Появляются сигналы: на прямом выходе Q=i, на инверсном Q=0. При S=0 и R=l выходные сигналы триггера принимают противоно-



Таблица 21

Элемент (схема)

Выполняемая функция

Номер рисунка

НЕ (инвертор)

И (конъюнктор)

=Х1Х2

И-НЕ (штрих Шеффера)

=Х1Х2

ИЛИ (дизъюнктор)

=Xl-fX2

ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)

=Х1+Х2

И-ИЛИ (схема на основе элементов И-НЕ)

=XlX2-fX3X4

И-ИЛИ-НЕ (схема на основе элементов И-НЕ)

=Х1Х2+ХЗХ4

И-ИЛИ-НЕ

=XlX2-fX3X4

Асинхронный триггер (входы в группах R и S связаны по логике И)

JK-триггер, построенный по принципу двухступенчатого запоминания информации (входы в J- и К-группах связаны по логике И)

D-трнггер с управляющим входом и входами R (установка 0 ) и S (установка 1 )

Рис./

хи-г

Х1 Х2

Рис.$

Рас. 2 Рис.3 Рис. If

Рис.7

Рио.5



1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165