Typy moderných integrovaných obvodov - typy logiky, prípady

Všetky moderné mikroobvody sú rozdelené do troch typov: digitálny, analógový a analógovo-digitálny, v závislosti od typu signálov, s ktorými pracujú. Dnes budeme hovoriť o digitálnych mikroobvodoch, keďže väčšina mikroobvodov v elektronike je digitálna, pracujú s digitálnymi signálmi.

Digitálny signál má dve stabilné úrovne - logickú nulu a logickú jednotku. Pre mikroobvody vyrobené podľa rôznych technológií sa úrovne logickej nuly a jednoty líšia.

Vo vnútri digitálneho mikroobvodu môžu byť rôzne prvky, ktorých mená sú známe každému elektronickému inžinierovi: RAM, ROM, komparátor, sčítačka, multiplexor, dekodér, kódovač, počítadlo, spúšťač, rôzne logické prvky atď.

Doteraz sú najbežnejšie digitálne obvody technológií TTL (tranzistor-tranzistorová logika) a CMOS (komplementárne oxidy kovov a polovodičov).

V čipoch technológie TTL je nulová úroveň 0,4 V a úroveň jednotky 2,4 V. Pre čipy technológie CMOS je nulová úroveň takmer nulová a úroveň jednotky je takmer rovná napájaciemu napätiu čipu. Nulové napätie čipu CMOS sa získa pripojením príslušného výstupu k spoločnému vodiču a vysoké napätie sa pripojí k napájacej zbernici.

Názov mikroobvodu naznačuje jeho sériu, ktorá odráža typ technológie, ktorou sa tento mikroobvod vyrába. Rôzne mikroobvody majú rôzne rýchlosti, ktoré sa líšia obmedzujúcou frekvenciou, povoleným výstupným prúdom, spotrebou energie atď. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené niektoré typy mikroobvodov a ich charakteristiky.

Charakteristiky populárnych typov čipov

Pri navrhovaní obvodu elektronického zariadenia sa snažia používať predovšetkým čipy rovnakého typu logiky, aby sa predišlo nekonzistentnosti úrovní digitálnych signálov (horná a dolná úroveň).

Výber špecifickej logiky čipu je založený na požadovanej prevádzkovej frekvencii, spotrebe energie a ďalších charakteristikách čipu, ako aj na jeho nákladoch. Niekedy však nie je možné obísť sa s jedným typom mikroobvodu, pretože jedna časť navrhovaného obvodu môže vyžadovať napríklad vyššiu rýchlosť, charakteristiku mikroobvodov technológie ESL a druhú, nízku spotrebu energie, typickú pre obvody CMOS.

V takýchto prípadoch sa vývojári niekedy musia uchýliť k používaniu ďalších prevodníkov úrovní, aj keď je často možné obísť sa bez nich: výstupný signál z čipu CMOS sa môže privádzať na vstup TTL, ale neodporúča sa dodávať signál z čipu TTL do čipu CMOS. Ďalej sa pozrime na najobľúbenejšie prípady moderných mikroobvodov.

DIP

Klasické obdĺžnikové puzdro s dvoma radmi zvodov, ktoré sa často nachádzajú na starých doskách. PDIP - plastové puzdro, CDIP - keramické puzdro. Keramika má koeficient tepelnej rozťažnosti blízko polovodičového kryštálu, takže puzdro CDIP je spoľahlivejšie a odolnejšie, najmä ak sa mikroobvod používa v náročných klimatických podmienkach.

Počet výstupov je uvedený v označení čipu: DIP8, DIP14, DIP16 atď. Čipy série TTL-logic 7400 majú tradičný balík DIP14. Toto puzdro je vhodné pre automatickú aj manuálnu montáž počas inštalácie výstupu (do otvorov na doske).

Súčasti v balíkoch DIP sú obvykle dostupné s počtom kolíkov od 8 do 64. Rozstup medzi kolíkmi je 2,54 mm a rozstup riadkov je 7,62, 10,16, 15,24 alebo 22,86 mm.

Číslovanie špendlíkov začína zľava hore a ide proti smeru hodinových ručičiek. Prvý záver sa nachádza v blízkosti kľúča - špeciálne vybranie alebo kruhové vybranie na jednom z okrajov puzdra mikroobvodu.Ak sa pozriete na označenie zhora, pričom puzdro mikroobvodu smeruje nadol, vždy bude prvý výstup vždy zľava hore, potom bude počet smerovať na ľavú stranu nadol a potom na pravú stranu zdola nahor.

SOIC

Obdĺžnikový kryt mikroobvodov pre povrchovú (plošnú) montáž. Dva rady kolíkov sú umiestnené na oboch stranách čipu. Takmer prípady SOIC zaberajú takmer tretinu a niekedy až polovicu priestoru ako prípady DIP na doskách a puzdro SOIC je trikrát tenšie ako DIP.

Číslovanie záverov, ak sa pozriete na čip zhora, začína vľavo hore od kľúča vo forme okrúhleho vybrania, potom ide proti smeru hodinových ručičiek. Puzdrá sa označujú SO8, SO14 atď., Podľa počtu kolíkov: 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32 a 54. Vzdialenosť medzi kolíkmi je 1,27 mm. Takmer všetky moderné mikroobvody DIP majú dnes analógy na planárnu montáž v balíkoch SOIC.

PLCC (CLCC)

PLCC - plast a СLCC - keramické planárne obaly štvorcového tvaru s kontaktmi pozdĺž okrajov na štyroch stranách. Toto puzdro je určené na spájkovanie povrchovou (planárnou) montážou na dosku alebo na inštaláciu do špeciálneho panela (často nazývaného „detská postieľka“).

V súčasnosti sa v balíku PLCC, ktoré sa používajú ako čipy systému BIOS na základných doskách, bežne používajú flash pamäťové čipy. Ak je to potrebné, radiátor sa dá ľahko nainštalovať na mikroobvod, rovnako ako na SOIC. Rozstup medzi nohami je 1,27 mm. Počet záverov od 20 do 84.

TQFP

TQFP je tenký štvorcový povrchový mikroobvod, podobný PLCC. Má menšiu hrúbku (iba 1 mm) a štandardnú veľkosť špendlíka (2 mm).

Možný počet záverov je od 32 do 176 s veľkosťou jednej strany prípadu od 5 do 20 milimetrov. Medené elektródy sa používajú v krokoch 0,4, 0,5, 0,65, 0,8 a 1 milimeter. TQFP vám umožňuje riešiť problémy, ako je zvýšenie hustoty komponentov na doskách s plošnými spojmi, zmenšenie veľkosti substrátu, zníženie hrúbky krytov zariadení.

Pozri tiež: Ako integrované obvody