|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы последовательностные схемы Название «схемы средней степени интеграции» присвоено в середине 60-х годов, когда техноюгия изготовления ИС достигла уровня, при котором несколько вентилей или триггеров оказалось Возможным выполнить в виде монолитной ИС. Такие схемы, включающие в себя от 10 до 100 вентилей, были названы средними интегральными схемами - СИС, чтобы отличить их от старых малых интегральных схем-МИС ибольших интегральных схем-БИС, содержащих более 100 вентилей. 8.16. Технологии изготовления СИС Существуют различные типы СИС, отличающиеся по технологии изготовления (ТТЛ, ТТЛ с диодами Шоттки, маломощные ТТЛ с диодами Шоттки, ЭСЛ, КМОП). СИС сегодня часто считаются наиболее универсальными схемами. Они обладают преимуществом, заключающимся в чрезвычайно высокой степени интеграции, что обеспечивает получение малых габаритов, уменьшение количества микросхем (корпусов), малой потребляемой мощности. В то же время СИС обладают существенными характеристиками и позволяют применять довольно гибкую методику при разработке электронных схем. Применением СИС в сочетании, с несколькими вентилями и триггерами разработчик в состоянии не только выполнить ) Peter Alfke, Director, Appilcations Engineering. Advanced Micro Devices Inc., Sunnyvale, Calif. Автор предложил многие из данных идей и схем, будучи в фирме Fair-child Camera & Instrument Corp., которая разрешила использовать материал, ранее опубликованный в справочнике по применению ИС ТТЛ (TTL Applications Handbook) и в журнале Journal of Semiconductor Progress, "1 TI -Texas Instruments, поставленную перед ним задачу по созданию задуманного устройства, но и достигнуть при этом сокращения числа компонентов почти в пять раз, а также площади плат по крайней мере в два раза, получив экономию в потребляемой мощности, не говоря о сокращении времени на проектирование и доводку конструкции по сравнению с традиционными методами проектирования с использованием схем малой степени интеграции. Теперь, спустя 10-15 лет после появления, СИС оцениваются не столько относительно МИС-устройств, сколько по МОП-микропроцессорам и микропрограммируемым наборам логических схем, выполняемых по биполярной технологии. Во многих случаях эти два подхода дают лучшие результаты, в особенности когда функция одновременно сложна и медленна и (или) легко должна быть обеспечена модификация. Схемы СИС сегодня используются: » при необходимости иметь широкие функциональные возможности (микрокомпьютеры, дисковые контроллеры), часто вместе с микропрограммируемыми разрядными платами; • в специальных случаях, когда привлекает преимущество СИС, заключающееся в благоприятном сочетании частотно-мощностных характеристик в широком диапазоне, что достигается в устройствах на СИС, выполненных с использованием ТТЛ, ЭСЛ и МОП-технологий; • в редких случаях применения или единичных разработках, когда невыгодно использование микропроцессора; • при использовании в качестве вспомогательных в микропроцессорных схемах, где СИС выполняет функции дешифрации адреса, состояния, мультиплексирования адресных данных или другие подобные функции. Транзисторно - транзисторные логические схемы (ТТЛ) яв--ляются ранними, но наиболее популярными схемами вентилей, на базе которых построены СИС, если сюда включить также маломощную разновидность ТТЛ с диодами Шоттки, появившуюся в середине 70-х годов. Переходный период споров между конкурирующими полупроводниковыми фирмами (TP), обладающей весьма широкой номенклатурой элементов, Fairchild, обладающей более согласованной системой элементов с целесообразно продуманными свойствами, Signetics, предложившей некоторые «выбранные разработчиками» популярные схемы. National, предложившей выходные характеристики в трех состояниях, и AMD, добившейся лучших электрических параметров) закончился принятием номенклатуры 7400, предложенной фирмой TI. Все другие фир- мы принесли в жертву свою гордость и приняли за основу серию 7400 (и 5400 - для температурного интервала военной промышленности). Каждая фирма имеет полный комплекс ТТЛ-СИС типа 7400. Фирмы TI, National, Fairchild, Signetics, AMD и Motorola имеют в значительной степени перекрывающие друг друга производственные линии ТТЛ-СИС. КМОП-интегральные схемы появились значительно позже. Их изготовление задерживалось на многие годы (в то время как фирма RCA специализировалась на производстве их для военной и авиационной техники) до тех пор, пока фирмы Motorola, National и Fairchild не перешли на КМОП-техно-логию и пока ИС не стали широко применяться в промышленности. Эти схемы фирмы RCA серии 4000, выпускаемые различными фирмами и предназначенные для выполнения идентичных функций, не были достаточно хорошо ориентированы на системное применение. У них отмечались несогласованность по полярности, различие параметров и даже различие функциональных свойств. В дальнейшем к семейству КМОП-СИС были добавлены некоторые функции элементов ТТЛ, однако конкурирующие изготовители не достигли той степени согласованности, какая имеется в системе ТТЛ-СИС. Схемы ЭСЛ менее популярны. Они обладают значительно более высоким быстродействием, чем схемы ТТЛ, даже ТТЛ с диодами Шоттки, но они менее помехоустойчивы и требуют более дорогих межсоединений, потребляют большие мощности. Кроме некоторых пересчетных устройств и схем фазовой автоподстройки, используемых во всех областях радиосвязи и в устройствах настройки телевизоров, схемы ЭСЛ используются только в приборах с высокими характеристиками, а также в измерительных схемах. Они находят применение в основном блоке обработки данных вычислительных машин. Фирма Motorola длительное время являлась основным изготовителем схем типа ЭСЛ (MECL I, II, III)-схем средней степени интеграции. Семейство MECL 10000, изготавливаемое этой фирмой, более рационально, так как его дегче применять, чем MECL III, хотя схемы дацного семейства обладают меньшим быстродействием. Фирма Fairchild предложила линию субнаносекундных схем ШОК разной степени интеграции, а именно МИС, СИС, БИС, таким образом достигла более высоких показателей по быстродействию. Настоящая глава посвящена применению ТТЛ-СИС, но пользователь во многих случаях их может заменить схемами jKMOri-CHC и в некоторых случаях схемами ЭСЛ-СИС. [ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 |