Степень интеграции

 

Микросхемы - аналоговые и цифровые.

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (указано количество элементов для цифровых схем):

 

- малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле.

- средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле.

- большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле.

- сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — миллионы элементов в кристалле.

 

Основным элементом микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые).

Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы.

 

Пример: Микросхемы на полевых и биполярных транзисторах базовые логические ячейки (цифровые)

 

Микросхемы на полевых и биполярных транзисторах (цифровые) реализуют различные логические функции. Транзисторы работают в ключевом режиме.

Логические элементы — простейшие логические устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике)

- МОП -логика (металл-окисел-полупроводник логика)- микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;

- КМОП -логика (комплиментарная МОП-логика) - каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплиментарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП).

Рис. 9.4 простейший логический элемент - статический ключ и базовый элемент 2И-НЕ, КМОП – логика (а), 561 серия

ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;

Рис. 9.5 Простейший логический элемент – многоэмиттерный транзистор (2-х эмиттерный) и базовый элемент 2И-НЕ (134ЛБ1), 134 серия

На рис. 9.5: VT1- 2-х входовой (А и В) ключ, VT2-фазоинверсный каскад, VT3- VT4- усилитель мощности, лог.1-> +5В, 0-> 0В

ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шотки (транзистор Шоттки, представленный как обычный транзистор с диодом Шоттки, включенном между его базой и коллектором).

Рис. 9.6 (а) - логический элемент 2И-НЕ 74LS (К555), 555 серия, (б) - транзистор Шоттки

ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие.

Рис. 9.7 простейший логический элемент – дифференциальный каскад,

На рис. 9.7: VT₁- VTn, VTn+1 – дифференциальный каскад (с n входами), VT n+2 – источник опорного напряжения, VT n+3, VT n+4 – усилитель. (2И-НЕ 100, 500, 1500 серии)

КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распространёнными логиками микросхем.

Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но наиболее энергопотребляющими.