Rodzaje nowoczesnych układów scalonych - rodzaje logiki, przypadki

Wszystkie nowoczesne mikroukłady są podzielone na trzy typy: cyfrowy, analogowy i analogowo-cyfrowy, w zależności od rodzaju sygnałów, z którymi pracują. Dzisiaj porozmawiamy o cyfrowych mikroukładach, ponieważ większość mikroukładów w elektronice jest cyfrowych, działają one z sygnałami cyfrowymi.

Sygnał cyfrowy ma dwa stabilne poziomy - logiczne zero i logiczną jednostkę. W przypadku mikroukładów wykonanych według różnych technologii poziomy logicznego zera i jedności są różne.

Wewnątrz mikroukładu cyfrowego mogą znajdować się różne elementy, których nazwy są znane każdemu inżynierowi elektronicznemu: RAM, ROM, komparator, sumator, multiplekser, dekoder, enkoder, licznik, wyzwalacz, różne elementy logiczne itp.

Do tej pory najpopularniejsze są obwody cyfrowe TTL (logika tranzystor-tranzystor) i CMOS (komplementarny tlenek metalu-półprzewodnik).

W układach technologicznych TTL poziom zerowy wynosi 0,4 V, a poziom jednostkowy wynosi 2,4 V. W przypadku układów CMOS poziom zerowy jest prawie zerowy, a poziom jednostkowy jest prawie równy napięciu zasilania układu. Napięcie zerowe układu CMOS uzyskuje się poprzez podłączenie odpowiedniego wyjścia do wspólnego przewodu, a napięcie wysokiego poziomu jest podłączone do szyny zasilającej.

Nazwa mikroukładu wskazuje jego serię, która odzwierciedla rodzaj technologii, dzięki której ten mikroukład jest wykonany. Różne mikroukłady mają różne prędkości, różniące się częstotliwością graniczną, dopuszczalnym prądem wyjściowym, zużyciem energii itp. Poniższa tabela pokazuje niektóre rodzaje mikroukładów i ich właściwości.

Charakterystyka popularnych typów układów

Projektując obwód urządzenia elektronicznego, starają się wykorzystywać przede wszystkim układy logiczne tego samego rodzaju logiki, aby uniknąć niespójności w poziomach sygnałów cyfrowych (poziomy górny i dolny).

Wybór konkretnej logiki układu opiera się na wymaganej częstotliwości roboczej, zużyciu energii i innych właściwościach układu, a także na jego koszcie. Czasami jednak nie można sobie poradzić z jednym typem mikroukładu, ponieważ jedna część zaprojektowanego obwodu może wymagać, na przykład, wyższej prędkości, charakterystycznej dla mikroukładów technologii ESL, a drugiej, niskiego zużycia energii, typowego dla układów CMOS.

W takich przypadkach programiści czasami muszą skorzystać z dodatkowych konwerterów poziomu, chociaż często można się bez nich obejść: sygnał wyjściowy z układu CMOS można podawać na wejście TTL, ale nie zaleca się dostarczania sygnału z układu TTL do układu CMOS. Następnie spójrzmy na najpopularniejsze przypadki nowoczesnych mikroukładów.

Zanurz

Klasyczna prostokątna obudowa z dwoma rzędami wyprowadzeń często spotykana na starych tablicach. PDIP - plastikowa obudowa, CDIP - ceramiczna obudowa. Ceramika ma współczynnik rozszerzalności cieplnej zbliżony do kryształu półprzewodnika, dlatego obudowa CDIP jest bardziej niezawodna i trwała, szczególnie jeśli mikroukład jest używany w trudnych warunkach klimatycznych.

Liczba wyjść podana jest w oznaczeniu układu: DIP8, DIP14, DIP16 itp. Układy serii TTL-logic 7400 mają tradycyjny pakiet DIP14. Ta skrzynka nadaje się zarówno do montażu automatycznego, jak i ręcznego podczas instalacji wyjściowej (w otworach na płycie).

Komponenty w pakietach DIP są zwykle dostępne z wieloma pinami od 8 do 64. Raster między pinami wynosi 2,54 mm, a odstęp między rzędami wynosi 7,62, 10,16, 15,24 lub 22,86 mm.

Numeracja pinów zaczyna się od lewego górnego rogu i idzie w lewo. Pierwszy wniosek znajduje się w pobliżu klucza - specjalne wgłębienie lub okrągłe wgłębienie na jednej z krawędzi obudowy mikroukładu.Jeśli spojrzysz na oznaczenie z góry, z obudową mikroukładu skierowaną w dół, pierwsze wyjście zawsze będzie od górnego lewego rogu, następnie liczenie przechodzi po lewej stronie w dół, a następnie po prawej stronie od dołu do góry.

SOIC

Prostokątna obudowa mikroukładów do montażu powierzchniowego (płaskiego). Dwa rzędy pinów znajdują się po obu stronach układu. Prawie przypadki SOIC zajmują prawie jedną trzecią, a czasem o połowę mniej miejsca niż skrzynki DIP na płytkach, a obudowa SOIC jest trzy razy cieńsza niż DIPy.

Numeracja wniosków, jeśli spojrzysz na chip z góry, zaczyna się w lewym górnym rogu klucza w postaci okrągłej wnęki, a następnie idzie w lewo. Obudowy oznaczone są SO8, SO14 itd., Zgodnie z liczbą pinów: 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32 i 54. Odległość między pinami wynosi 1,27 mm. Prawie wszystkie współczesne mikroukłady DIP mają dziś analogi do montażu płaskiego w pakietach SOIC.

PLCC (CLCC)

PLCC - plastikowe i СLCC - ceramiczne płaskie skrzynie o kwadratowym kształcie ze stykami wzdłuż krawędzi z czterech stron. Ta obudowa jest przeznaczona do lutowania poprzez montaż powierzchniowy (płaski) na płycie lub do montażu w specjalnym panelu (często nazywanym „łóżeczkiem”).

Obecnie powszechnie stosuje się układy pamięci flash w pakiecie PLCC, które są używane jako układy BIOS na płytach głównych. W razie potrzeby grzejnik można łatwo zainstalować na mikroukładzie, podobnie jak w SOIC. Skok między nogami wynosi 1,27 mm. Liczba wniosków od 20 do 84.

TQFP

TQFP jest cienką kwadratową obudową mikroukładu do montażu powierzchniowego podobną do PLCC. Ma mniejszą grubość (tylko 1 mm) i ma standardowy rozmiar kołka (2 mm).

Możliwa liczba wniosków wynosi od 32 do 176 przy wielkości jednej strony obudowy od 5 do 20 milimetrów. Przewody miedziane stosuje się w krokach co 0,4, 0,5, 0,65, 0,8 i 1 milimetr. TQFP pozwala rozwiązać problemy, takie jak zwiększenie gęstości komponentów na płytkach drukowanych, zmniejszenie rozmiaru podłoża, zmniejszenie grubości obudów urządzeń.

Zobacz także: Jak działają układy scalone