- ЦАП и АЦП
- ЦВС
- Трансиверы (например, преобразователь интерфейса RS422)
- Модуляторы и демодуляторы
· Радиомодемы
· Декодеры телетекста, УКВ-радио-текста
· Трансиверы Fast
· Dial-Up модемы
· Приёмники цифрового ТВ
· Сенсор оптической мыши
- Преобразователи напряжения питания и другие устройства на переключаемых конденсаторах
- Цифровые аттенюаторы
- Схемы ФАПЧ с последовательным интерфейсом
- Коммутаторы
- Генераторы и восстановители частоты тактовой синхронизации
- БМК - базовый матричный кристалл, содержащий как аналоговые, так и цифровые первичные элементы
Серии микросхем
Аналоговые и цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серия — это группа микросхем, имеющихединое конструктивно-технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения. Микросхемы одной серии, как правило, имеют одинаковые напряжения источников питания, согласованы повходным и выходным сопротивлениям, уровням сигналов.
Корпуса микросхем
Микросхемы выпускаются в двух конструктивных вариантах — корпусном и бескорпусном.
Бескорпусная микросхема — это полупроводниковый кристалл, предназначенный для монтажа в гибриднуюмикросхему или микросборку.
Корпус — это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий и длясоединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы дляупрощения технологического процесса изготовления изделий из разных микросхем. Число стандартныхкорпусов исчисляется сотнями!
В российских корпусах расстояние между выводами измеряется в миллиметрах и наиболее часто это 2,5 ммили 1,25 мм. У импортных микросхем расстояние измеряют в дюймах, используя величину 1/10 или 1/20дюйма, что соответствует 2,54 и 1,28 мм. В корпусах до 16 выводов эта разница не значительна, а прибольших размерах идентичные корпуса уже несовместимы.
В современных импортных корпусах для поверхностного монтажа применяют и метрические размеры: 0,8мм; 0,65 мм и другие.
Специфические названия микросхем
Из большого количества цифровых микросхем изготавливались процессоры. Фирма Intel 4004, котораявыполняла функции процессора. Такие микросхемы получили название микропроцессор. Микропроцессорыфирмы Intel совершенствовались: Intel 8008, Intel 8080, Intel 8086, Intel 8088 (на основе двух последнихмикропроцессоров фирма персональные компьютеры).
Микропроцессор выполняет в основном функции АЛУ (арифметико-логическое устройство), адополнительные функции связи с периферией выполнялись с помощью специально для этого изготовленныхнаборов микросхем. Для первых микропроцессоров число микросхем в наборах исчислялось десятками, асейчас это набор из двух-трех микросхем, который получил термин чипсет.
Микропроцессоры со встроенными контроллерами памяти и ввода-вывода, ОЗУ и ПЗУ, а также другимидополнительными функциями называют микроконтроллерами.
См. также
- Микропроцессорная система
Литература
- Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методологияпроектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-ое изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 912. — ISBN 0-13-090996-3
| Устройство цифровых процессоров | ||
| Архитектура | Гарвардская • Фон Неймана • Битовые операции • Система команд • Кольца защиты • RISC • MISC • EPIC • | 
|
| Параллелизм | Упреждающее выполнение • Конвейер • Суперскалярность • Подменарегистров • Мультипроцессор • Многопоточность | |
| Компоненты | АЛУ • Математический сопроцессор • Корпус • Векторный процессор • Регистры • Кэш | |
| Питание | Динамическое изменение частоты • Динамическое изменениенапряжения | |
| Реализации | Микропроцессор • Графический процессор • Физический процессор • DSP • Система на кристалле • Микроконтроллер • ПЛИС |
Электроника
| Пассивные твердотельные | Резистор · Переменный резистор · Подстроечный резистор · Варистор ·Конденсатор · Индуктивность · Кварцевый резонатор · Предохранитель ·Самовосстанавливающийся предохранитель · Трансформатор |
| Активные твердотельные | Диод · Светодиод · Фотодиод · Полупроводниковый лазер · Диод Шоттки ·Стабилитрон · Стабистор · Варикап · Вариконд · Диодный мост ·Лавинно-пролётный диод · Туннельный диод · Диод Ганна Транзистор · Биполярный транзистор · Полевой транзистор ·КМОП-транзистор · Однопереходный транзистор · Фототранзистор ·Составной транзистор Интегральная схема · Цифровая интегральная схема ·Аналоговая интегральная схема Тиристор · Симистор · Динистор |
| Пассивные вакуумные | Бареттер |
| Активные вакуумные и газоразрядные | Электронная лампа · Электровакуумный диод · Триод · Тетрод · Пентод ·Механотрон · Клистрон · Магнетрон · Амплитрон · Платинотрон ·Электронно-лучевая трубка · Лампа бегущей волны |
| Устройства отображения | Электронно-лучевая трубка · ЖК монитор · Светодиод ·Газоразрядный индикатор · Флажковый индикатор ·Семисегментный индикатор |
| Акустические устройства и датчики | Микрофон · Динамик · Тензорезистор · Пьезокерамический излучатель |
| Термоэлектрические устройства | Термистор · Термопара · Элемент Пельтье |
Wikimedia Foundation. 2010.
Микросхема
Микросхема - это электронная схема на полупроводниковом кристалле или пленке, заключенная в корпус. Микросхемы составляют основную часть любого компьютера или ноутбука. Кроме того комплектующие компьютеров и ноутбуков: процессор, оперативная память, ПЗУ, чипсет и остальные, - тоже являются микросхемами.
Микросхемы бывают цифровыми, аналоговыми и аналогово-цифровыми. Предназначение аналоговых микросхем - преобразование и обработка непрерывных сигналов. Цифровые микросхемы преобразовывают и обрабатывают сигналы, выраженные в цифровом коде. Цифровые микросхемы имеют преимущество перед аналоговыми из-за меньшего энергопотребления и большей помехоустойчивости.
Аналого-цифровые микросхемы представляют собой гибрид двух видов микросхем, они получили большое распространение и в настоящее время являются наиболее используемыми микросхемами при создании электронной техники.
Цифровые и аналоговые микросхемы выпускаются и разрабатываются изготовителями сериями. Серия - это совокупность видов микросхем, выполняющих разные функции, но предназначенных для совместного использования. Каждая серия имеет свою комплектность и содержит определенное количество микросхем. Наиболее перспективные и востребованные серии микросхем производители впоследствии расширяют и дополняют новыми разработками.
По технологии изготовления микросхемы разделяют на пленочные, полупроводниковые и гибридные. У пленочных микросхем все элементы и соединения между ними сделаны в виде пленок, у полупроводниковых микросхем - все элементы и соединения выполнены на полупроводниковом кристалле. Гибридные микросхемы помимо кристалла включают в себя различные электронные компоненты, заключенные в один корпус.
Производят микросхемы в двух вариантах: без корпуса и в корпусе. Микросхемы без корпуса используются при монтаже в различных микросборках. Корпус микросхемы защищает ее от различных внешних воздействий. Соединяются микросхемы в корпусе с нужными узлами с помощью встроенных выводов.
Минимальный набор микросхем, необходимый для проведения определенного ряда задач считается базовым. Состав микросхем очень важен для компьютеров и ноутбуков, так как он влияет на скорость работы процессора, объем памяти, ее тип и частоту шины. Набор микросхем соединяет процессор и другие компоненты, так как без базового набора микросхем процессор не сможет взаимодействовать с другими электронными устройствами.
В последнее время появились такие определения микросхем как заказные, полузаказные, микросхемы общего назначения. Заказные микросхемы разрабатываются по схеме заказчика для определенной электронной аппаратуры на основе специально изготовленных или стандартных элементов. У полузаказных микросхем в основе лежат базовые кристаллы.
Микросхемы могут временами выходить из строя, ремонту они не подлежат, поэтому вышедшие из строя микросхемы демонтируются, а на их место устанавливаются новые. Установка микросхем происходит с помощью пайки, при которой используется современное специализированное оборудование, защищающее микросхемы от электрических ударов и перегрева.
Интегральная схема
[править | править вики-текст]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 декабря 2016; проверки требует 1 правка.
Запрос «БИС» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Интегра́льная (микро) схе́ма (ИС, ИМС, м/сх), микросхе́ма, чип (англ. chip — тонкая пластинка — первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус или без такового, в случае вхождения в состав микросборки [1].
Бо́льшая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.
Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС) — ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение чип -компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа » (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).
Содержание
[скрыть]
· 1История
· 2Уровни проектирования
· 3Классификация
o 3.1Степень интеграции
o 3.2Технология изготовления
o 3.3Вид обрабатываемого сигнала
· 4Технологии изготовления
o 4.1Типы логики
o 4.2Технологический процесс
o 4.3Контроль качества
· 5Назначение
o 5.1Аналоговые схемы
o 5.2Цифровые схемы
o 5.3Аналого-цифровые схемы
· 6Серии микросхем
o 6.1Корпуса
o 6.2Специфические названия
· 7Правовая защита
· 8См. также
· 9Примечания
· 10Литература
История[править | править вики-текст]
Подробнее по этой теме см. Изобретение интегральной схемы.
7 мая 1952 года британский радиотехник Джеффри Даммер (англ. Geoffrey Dummer) впервые выдвинул идею объединения множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника. Осуществление этих предложений в те годы не могло состояться из-за недостаточного развития технологий.
В конце 1958 года и в первой половине 1959 года в полупроводниковой промышленности состоялся прорыв. Три человека, представлявшие три частные американские корпорации, решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие созданию интегральных схем. Джек Килби из Texas Instruments запатентовал принцип объединения, создал первые, несовершенные, прототипы ИС и довёл их до серийного производства. Курт Леговец из Sprague Electric Company изобрёл способ электрической изоляции компонентов, сформированных на одном кристалле полупроводника (изоляцию p-n-переходом (англ. P–n junction isolation)). Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor изобрёл способ электрического соединения компонентов ИС (металлизациюалюминием) и предложил усовершенствованный вариант изоляции компонентов на базе новейшей планарной технологии Жана Эрни (англ. Jean Hoerni). 27 сентября 1960 года группа Джея Ласта (англ. Jay Last) создала на Fairchild Semiconductor первую работоспособную полупроводниковую ИС по идеям Нойса и Эрни. Texas Instruments, владевшая патентом на изобретение Килби, развязала против конкурентов патентную войну, завершившуюся в 1966 году мировым соглашением о перекрёстном лицензировании технологий.
Ранние логические ИС упомянутых серий строились буквально из стандартных компонентов, размеры и конфигурации которых были заданы технологическим процессом. Схемотехники, проектировавшие логические ИС конкретного семейства, оперировали одними и теми же типовыми диодами и транзисторами. В 1961-1962 гг. парадигму проектирования сломал ведущий разработчик Sylvania Том Лонго, впервые использовав в одной ИС различные конфигурации транзисторов в зависимости от их функций в схеме. В конце 1962 г. Sylvania выпустила в продажу первое семейство разработанной Лонго транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) — исторически первый тип интегральной логики, сумевший надолго закрепиться на рынке. В аналоговой схемотехнике прорыв подобного уровня совершил в 1964-1965 годах разработчик операционных усилителей Fairchild Боб Видлар.
Первая в СССР гибридная толстоплёночная интегральная микросхема (серия 201 «Тропа») была разработана в 1963-65 годах в НИИ точной технологии («Ангстрем»), серийное производство с 1965 года. В разработке принимали участие специалисты НИЭМ (ныне НИИ «Аргон»)[2][3].
Первая в СССР полупроводниковая интегральная микросхема была создана на основе планарной технологии, разработанной в начале 1960 года в НИИ-35 (затем переименован в НИИ «Пульсар») коллективом, который в дальнейшем был переведён в НИИМЭ («Микрон»). Создание первой отечественной кремниевой интегральной схемы было сконцентрировано на разработке и производстве с военной приёмкой серии интегральных кремниевых схем ТС-100 (37 элементов — эквивалент схемотехнической сложности триггера, аналога американских ИС серии SN -51 фирмы Texas Instruments). Образцы-прототипы и производственные образцы кремниевых интегральных схем для воспроизводства были получены из США. Работы проводились в НИИ-35 (директор Трутко) и Фрязинским полупроводниковым заводом (директор Колмогоров) по оборонному заказу для использования в автономном высотомере системы наведения баллистической ракеты. Разработка включала шесть типовых интегральных кремниевых планарных схем серии ТС-100 и с организацией опытного производства заняла в НИИ-35 три года (с 1962 по 1965 год). Ещё два года ушло на освоение заводского производства с военной приёмкой во Фрязино (1967 год)[4].
Параллельно работа по разработке интегральной схемы проводилась в центральном конструкторском бюро при Воронежском заводе полупроводниковых приборов (ныне — ОАО «НИИЭТ»). В 1965 году во время визита на ВЗПП министра электронной промышленности А. И. Шокина заводу было поручено провести научно-исследовательскую работу по созданию кремниевой монолитной схемы — НИР «Титан» (приказ министерства от 16.08.1965 г. № 92), которая была досрочно выполнена уже к концу года. Тема была успешно сдана Госкомиссии, и серия 104 микросхем диодно-транзисторной логики стала первым фиксированным достижением в области твердотельной микроэлектроники, что было отражено в приказе МЭП от 30.12.1965 г. № 403.[5][6]
В мае 2011 года фирмой Altera была выпущена по 28-нм тех. процессу самая большая в мире на тот момент микросхема, состоящая из 3,9 млрд. транзисторов.[7][ значимость факта? ]
Уровни проектирования[править | править вики-текст]
· Топологический — топологические фотошаблоны для производства.[8]
· Физический — методы реализации одного транзистора (или небольшой группы) в виде легированных зон на кристалле.
· Электрический — принципиальная электрическая схема (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т. п.).
· Схемо- и системотехнический уровень — схемо- и системотехнические схемы (триггеры, компараторы, шифраторы, дешифраторы, АЛУ и т. п.).
· Логический — логическая схема (логические инверторы, элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ и т. п.).
· Программный уровень — позволяет программисту программировать (для ПЛИС, микроконтроллеров и микропроцессоров) разрабатываемую модель, используя виртуальную схему.
В настоящее время (2014 г.) большая часть интегральных схем проектируется при помощи специализированных САПР, которые позволяют автоматизировать и значительно ускорить производственные процессы, например, получение топологических фотошаблонов.
Классификация[править | править вики-текст]
Степень интеграции [править | править вики-текст]
В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:
· малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,
· средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,
· большая интегральная схема (БИС) — до 10 тыс. элементов в кристалле,
· сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тыс. элементов в кристалле.
Ранее использовались также теперь уже устаревшие названия: ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — от 1-10 млн. до 1 млрд. элементов в кристалле[9][10] и, иногда, гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд. элементов в кристалле. В настоящее время, в 2010-х, названия «УБИС» и «ГБИС» практически не используются, и все микросхемы с числом элементов более 10 тыс. относят к классу СБИС.
Технология изготовления [править | править вики-текст]
Гибридная микросборка STK403-090, извлечённая из корпуса
· Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия, оксида гафния).
Подробнее по этой теме см. Планарная технология.
· Плёночная интегральная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:
· толстоплёночная интегральная схема;
· тонкоплёночная интегральная схема.
· Гибридная микросхема (часто называемая микросборкой), содержит несколько бескорпусных диодов, бескорпусных транзисторов и(или) других электронных активных компонентов. Также микросборка может включать в себя бескорпусные интегральные микросхемы. Пассивные компоненты микросборки (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) обычно изготавливаются методами тонкоплёночной или толстоплёночной технологий на общей, обычно керамической подложке гибридной микросхемы. Вся подложка с компонентами помещается в единый герметизированный корпус.
· Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит тонкоплёночные (толстоплёночные) пассивные элементы, размещённые на поверхности кристалла.
Вид обрабатываемого сигнала [править | править вики-текст]
· Аналоговые.
· Цифровые.
· Аналого-цифровые.
Аналоговые микросхемы — входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.
Цифровые микросхемы — входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем типа ТТЛ при напряжении питания +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон от 2,4 до 5 В — логической единице; для микросхем ЭСЛ-логики при напряжении питания −5,2 В диапазон от −0,8 до −1,03 В — логической единице, а от −1,6 до −1,75 В — логическому нулю.
Аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов, например, усилитель сигнала и аналого-цифровой преобразователь.
Технологии изготовления[править | править вики-текст]
Типы логики [править | править вики-текст]
Схемы использования транзисторов в качестве диодов
а, б — малый ток, высокое быстродействие; в — большой ток, малое быстродействие (два перехода включены параллельно); г, д — большое обратное напряжение.
Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.
· Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока):
· МОП-логика (металл-оксид-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n -МОП или p -МОП типа;
· КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n -МОП и p -МОП).
· Микросхемы на биполярных транзисторах:
· РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);
· ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);
· ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;
· ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шоттки;
· ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие;
· ИИЛ — интегрально-инжекционная логика.
· Микросхемы, использующие как полевые, так и биполярные транзисторы:
· БиКМОП
Используя один и тот же тип транзисторов, микросхемы могут создаваться по разным методологиям, например, статической или динамической. КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распространёнными логиками микросхем. Где необходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость к статическому электричеству — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы, и её целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и, как следствие, например, серия микросхем 1564 сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.
Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но и наиболее энергопотребляющими, и применялись при производстве вычислительной техники в тех случаях, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.
Технологический процесс [править | править вики-текст]
Основная статья: Технологический процесс в электронной промышленности
См. также: Закон Мура
При изготовлении микросхем используется метод фотолитографии (проекционной, контактной и др.), при этом схему формируют на подложке (обычно из кремния), полученной путём резки алмазными дисками монокристаллов кремния на тонкие пластины. Ввиду малости линейных размеров элементов микросхем, от использования видимого света и даже ближнего ультрафиолетового излучения при засветке отказались.
В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают минимальные контролируемые размеры топологии фотоповторителя (контактные окна в оксиде кремния, ширина затворов в транзисторах и т. д.) и, как следствие, размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле. Этот параметр, однако, находится во взаимозависимости с рядом других производственных возможностей: чистотой получаемого кремния, характеристиками инжекторов, методами фотолитографии, методами вытравливания и напыления.
В 1970-х годах минимальный контролируемый размер серийно производимых микросхем составлял 2-8 мкм, в 1980-х он был уменьшен до 0,5-2 мкм[11].
В 1990-х годах, из-за нового витка «войны платформ», стали внедряться в производство и быстро совершенствоваться экспериментальные методы: в начале 1990-х процессоры (например, ранние Pentium и Pentium Pro) изготавливали по технологии 0,5-0,6 мкм (500-600 нм), потом технология дошла до 250—350 нм. Следующие процессоры (Pentium II, K 6-2+, Athlon) уже делали по технологии 180 нм. В 2002-2004 годах были освоены техпроцессы 90 нм (Winchester AMD 64, Prescott Pentium 4)[11].
Следующие процессоры изготавливали с использованием УФ-излучения (эксимерный лазер ArF, длина волны 193 нм). В среднем внедрение лидерами индустрии новых техпроцессов по плану ITRS происходило каждые 2 года, при этом обеспечивалось удвоение количества транзисторов на единицу площади: 45 нм (2007), 32 нм (2009), 22 нм (2011)[12][13], производство 14 нм начато в 2014 году[14], освоение 10 нм процессов ожидается около 2018 года.
В 2015 году появились оценки, что внедрение новых техпроцессов будет замедляться[15].
Контроль качества [править | править вики-текст]
Для контроля качества интегральных микросхем широко применяют так называемые тестовые структуры.
Назначение[править | править вики-текст]
Интегральная микросхема может обладать законченной, сколь угодно сложной, функциональностью — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).
Аналоговые схемы [править | править вики-текст]
Основная статья: Аналоговая интегральная схема
· Операционные усилители.
· Компараторы.
· Генераторы сигналов.
· Фильтры (в том числе на пьезоэффекте).
· Аналоговые умножители.
· Аналоговые аттенюаторы и регулируемые усилители.
· Стабилизаторы источников питания: стабилизаторы напряжения и тока.
· Микросхемы управления импульсных блоков питания.
· Преобразователи сигналов.
· Схемы синхронизации.
· Различные датчики (например, температуры).
Цифровые схемы [править | править вики-текст]
Основная статья: Цифровая интегральная схема
· Логические элементы
· Триггеры
· Счётчики
· Регистры
· Буферные преобразователи
· Шифраторы
· Дешифраторы
· Цифровой компаратор
· Мультиплексоры
· Демультиплексоры
· Сумматоры
· Полусумматоры
· Ключи
· АЛУ
· Микроконтроллеры
· (Микро)процессоры (в том числе ЦП для компьютеров)
· Однокристальные микрокомпьютеры
· Микросхемы и модули памяти
· ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы)
Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:
· Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. При получении и преобразовании таких сигналов активные элементы электронных устройств (транзисторов) работают в «ключевом» режиме, то есть транзистор либо «открыт» — что соответствует сигналу высокого уровня (1), либо «закрыт» — (0), в первом случае на транзисторе нет падения напряжения, во втором — через него не идёт ток. В обоих случаях энергопотребление близко к 0, в отличие от аналоговых устройств, в которых большую часть времени транзисторы находятся в промежуточном (активном) состоянии.
· Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например, 2,5-5 В) и низкого (0-0,5 В) уровня. Ошибка состояния возможна при таком уровне помех, когда высокий уровень интерпретируется как низкий и наоборот, что маловероятно. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки.
· Большая разница уровней состояний сигналов высокого и низкого уровня (логических «0» и «1») и достаточно широкий диапазон их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора компонентов и настройки элементами регулировки в цифровых устройствах.
Аналого-цифровые схемы [править | править вики-текст]
· цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
· цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС);
· трансиверы (например, преобразователь интерфейса Ethernet);
· модуляторы и демодуляторы;
· радиомодемы
· декодеры телетекста, УКВ-радио-текста
· трансиверы Fast Ethernet и оптических линий
· Dial-Up модемы
· приёмники цифрового ТВ
· сенсор оптической «мыши»
· микросхемы питания электронных устройств — стабилизаторы, преобразователи напряжения, силовые ключи и др.;
· устройства на переключаемых конденсаторах;
· цифровые аттенюаторы;
· схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ);
· коммутаторы;
· генераторы и восстановители частоты тактовой синхронизации;
· базовые матричные кристаллы (БМК): содержит как аналоговые, так и цифровые схемы;
Серии микросхем[править | править вики-текст]
Аналоговые и цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серия — это группа микросхем, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения. Микросхемы одной серии, как правило, имеют одинаковые напряжения источников питания, согласованы по входным и выходным сопротивлениям, уровням сигналов.
Корпуса [править | править вики-текст]
Корпуса интегральных микросхем, предназначенные для поверхностного монтажа
Основная статья: Типы корпусов микросхем
Микросборка с бескорпусной микросхемой, разваренной на печатной плате
Корпус микросхемы — это конструкция, предназначенная для защиты кристалла микросхемы от внешних воздействий, а также для удобства монтажа микросхемы в электронную схему. Содержит собственно корпус из диэлектрического материала (пластмасса, реже керамика), набор проводников для электрического соединения кристалла с внешними цепями посредством выводов, маркировку.
Существует множество вариантов корпусов микросхем, различающихся по количеству выводов микросхемы, методу монтажа, условиям эксплуатации. Для упрощения технологии монтажа производители микросхем стараются унифицировать корпуса, разрабатывая международные стандарты.
Иногда микросхемы выпускают в бескорпусном исполнении - то есть кристалл без защиты. Бескорпусные микросхемы обычно предназначены для монтажа в гибридную микросборку. Для массовых дешевых изделий возможен непосредственный монтаж на печатную плату.
Специфические названия [править | править вики-текст]
Фирма Intel первой изготовила микросхему, которая выполняла функции микропроцессора (англ. microproccessor) — Intel 4004. На базе усовершенствованных микропроцессоров 8088 и 8086 фирма IBM выпустила свои известные персональные компьютеры.
Микропроцессор формирует ядро вычислительной машины, дополнительные функции, типа связи с периферией выполнялись с помощью специально разработанных наборов микросхем (чипсет). Для первых ЭВМ число микросхем в наборах исчислялось десятками и сотнями, в современных системах это набор из одной-двух-трёх микросхем. В последнее время наблюдаются тенденции постепенного переноса функций чипсета (контроллер памяти, контроллер шины PCI Express) в процессор.
Микропроцессоры со встроенными ОЗУ и ПЗУ, контроллерами памяти и ввода-вывода, а также другими дополнительными функциями называют микроконтроллерами.
Правовая защита[править | править вики-текст]
Законодательство России предоставляет правовую охрану топологиям интегральных микросхем. Топологией интегральной микросхемы является зафиксированное на материальном носителе пространственно-геометрическое расположение совокупности элементов интегральной микросхемы и связей между ними (ст. 1448 ГК РФ).
Автору топологии интегральной микросхемы принадлежат следующие интеллектуальные права:
1. исключительное право;
2. право авторства.
Автору топологии интегральной микросхемы принадлежат также другие права, в том числе право на вознаграждение за использование служебной топологии.
Исключительное право на топологию действует в течение десяти лет. Правообладатель в течение этого срока может по своему желанию зарегистрировать топологию в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.[16]
Аналоговый сигнал
[править | править вики-текст]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
У этого термина существуют и другие значения, см. Сигнал (значения).
Ана́логовый сигна́л — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией времени и непрерывным множеством возможных значений.[1]
Содержание
[скрыть]
· 1Пространства
· 2Свойства
· 3Применение
· 4См. также
· 5Примечания
· 6Ссылки
Пространства[править | править вики-текст]
Различают два пространства сигналов — пространство L (непрерывные сигналы), и пространство l (L малое) — пространство последовательностей.
Пространство l (L малое) есть пространство коэффициентов Фурье (счётного набора чисел, определяющих непрерывную функцию на конечном интервале области определения), пространство L — есть пространство непрерывных по области определения (аналоговых) сигналов.
При некоторых условиях, пространство L однозначно отображается в пространство l (например, первые две теоремы дискретизации Котельникова).
Аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени, поэтому аналоговый сигнал иногда называют континуальным сигналом. Аналоговым сигналам противопоставляются дискретные (квантованные, цифровые). Примеры непрерывных пространств и соответствующих физических величин:
· прямая: электрическое напряжение
· окружность: положение ротора, колеса, шестерни, стрелки аналоговых часов, или фаза несущего сигнала
· отрезок: положение поршня, рычага управления, жидкостного термометра или электрический сигнал, ограниченный по амплитуде
· различные многомерные пространства: цвет, квадратурно-модулированный сигнал.
Свойства[править | править вики-текст]
Свойства аналоговых сигналов в значительной мере являются противоположностью свойств квантованных или цифровых сигналов.
· Отсутствие чётко отличимых друг от друга дискретных уровней сигнала приводит к невозможности применить для его описания понятие информации в том виде, как она понимается в цифровых технологиях. Содержащееся в одном отсчёте «количество информации» будет ограничено лишь динамическим диапазоном средства измерения.
· Отсутствие избыточности. Из непрерывности пространства значений следует, что любая помеха, внесенная в сигнал, неотличима от самого сигнала и, следовательно, исходная амплитуда не может быть восстановлена. В действительности фильтрация возможна, например, частотными методами, если известна какая-либо дополнительная информация о свойствах этого сигнала (в частности, полоса частот).
Применение[править | править вики-текст]
Аналоговые сигналы часто используют для представления непрерывно изменяющихся физических величин. Например, аналоговый электрический сигнал, снимаемый с термопары, несет информацию об изменении температуры, сигнал с микрофона — о быстрых изменениях давления в звуковой волне, и т. п.
См. также[править | править вики-текст]
Цифровой сигнал
[править | править вики-текст]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Для термина «сигнал» см. также другие значения.
Поиск по сайту©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2017-07-25 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных |
Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд Интересно: |