Основы цифровой электроники

Общие положения (понятия)

Интегральные микросхемы

ЭРЭ – электронный радиоэлемент.

Дискретный ЭРЭ – электронный радиоэлемент выполненный по самостоятельной технологии в отдельном корпусе.

Функциональный узел – законченная электрическая схема, готовая к выполнению тех или иных электрических преобразований.

Плотность упаковки - число ЭРЭ в единице объема схемы.

Традиционная задача электроники – миниатюризация электронной схемы.

Опыт показал, что максимальная плотность упаковки электронных схем на дискретных ЭРЭ составляет два элемента на см³, остальной объем занимает монтаж, соединительные провода, защитный корпус и т.д.

Интегральная технология – это технология изготовления законченных функциональных узлов в объеме одного кристалла.

Микросхемы изготовленные по этой технологии называется интегральной микросхемой.

По технологии изготовления различают:

1. Полупроводниковые ИМС, имеют активную подложку, т.е. активные элементы (транзисторы) теми или иными способами (диффузия под воздействием лазерного облучения) вносятся в подложку соединения, осуществляют по поверхности сигнала с помощью напыления проводящих дорожек. Изготовленный таким образом функциональный узел помещают в общий защитный корпус.

2. Гибридные ИМС имеют пассивную диэлектрическую подложку, соединения наносятся напылением, активные элементы наслаиваются на поверхность кристалла.

По числу элементов в микросхеме (степень интеграции) различают:

1. Малые ИМС (от 10 до 100 активных элементов)

2. Средние ИМС (от 100 до 1000 активных элементов)

3. Большие ИМС (от 1000 до 100000 активных элементов)

Чем выше степень интеграции, тем выше быстродействие и надежность схемы, но тем сложнее и дороже ее изготовление, поэтому серийное изготовление БИС требует разработки универсальных функциональных узлов, таковым например является микропроцессор.

Микропроцессор – это центральный процессор ЭВМ, изготовленный по интегральной технологии, он имеет сходную структуру при различных модификациях ЭВМ.

По характеру выполняемых операций различают:

1. Цифровые ИМС – выполняют логические и арифметические операции.

2. Аналоговые ИМС осуществляют обработку аналоговых сигналов.

Цифровые ИМС используются для работы в информационных маломощных устройствах. Обработка и хранение информации осуществляется в дискретной форме, т.е. элементы этих устройств имеют два возможных устойчивых состояния.

Литература: «Основы цифровой электроники» Р. Токхейм

Математической основой цифровой электроники является логической алгебры Буля.

10.1 Первичные понятия алгебры Буля:

Логическая переменная может обозначать любую физическую величину. В алгебре Буля определены следующие логические операции:

1. Инверсия:

Таблица истинности. Таблица истинности ставит в соответствие определенной комбинации входных переменных – заданное значение логической функции.

Таблица 10.1. Таблица истинности инвертора

& X	Y

2. Операция логического сложения или дизъюнкция: Y = X1 + X2

= X1 U X2

3. Операция логического умножения или конъюнкция: Y = X1*X2 = X1 & X2

Дата добавления: 2014-01-07