Түркістан облысының адами әлеуетті дамыту басқармасы
жүктеу/скачать 1,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Пайдаланылған әдебиеттер
- 4-Дәріс Тақырыбы : Цифрлық интегралдық сұлбалар және олардың негізгі параметрлері. Жоспар
- Дәрістің мазмұны
| Бақылау сұрақтары:
Комбинациялық функционалдық түйіндер. Цифрлық автоматтар (ЦА). Комбинациялық сұлба түрлері. Комбинациялық логика құрылғылары. Аналогтық интегралдық сұлбалар. Пайдаланылған әдебиеттер 1. Жұрынтаев Ж. З. Сұлбатехника: Оқулық. – Алматы: ҚазҰТУ. – ЖШС РПБК «Дәуір», 2017 ж. 2. Немцов М.В. Электротехника и электроника. / М.В. Немцов, М.Л. Немцова – М: Академия, 2014 3. Мышляева И.М. «Цифровая схемотехника» ученик, Издательство: «Академия» п. 400 с. 2012 г. 4. Павлов В.Н. «Схемотехника аналоговых электронных устройств» – М.: Радио и связь, 2016г. 4-Дәріс Тақырыбы: Цифрлық интегралдық сұлбалар және олардың негізгі параметрлері. Жоспар: Цифрлық интегралдық сұлбалар және олардың негізгі параметрлері. Терістеуіш ЛЭ-ң берілу сипаттамалары. Дәрістің мазмұны Цифрлық интегралдық сұлбалар және олардың негізгі параметрлері Аналогтық ИС-терге қарағанда, цифрлық интегралдық микросхемаларды таңдау жеткілікті дәрежеде қалыптасқан және іс жүзінде қиыншылық тудырмайды. Цифрлық ИС-тер деп екілік немесе басқа цифрлық кода түрінде берілінген сигналдарды түрлендіру және өндеу үшін арналған микросхемаларды айтады. Цифрлық ИС-тердің әр алуан түрлерінің сұлбатехникалық жүзеге асырылуы қарапайым логикалық функцияларды (коньюнкция, дизъюнкция, инверсия және т.б.) орындайтын логикалық элементтер (ЛЭ) негізінде іске асырылады. Олар логикалық сұлбалар түрінде құрастырылады. Есептеу техникасы құралдарының жылдамдықтарының өсуіне және тұтыну қуатының төмендеуіне қойылатын талаптардың әрдайым көтерілуі, аналогтық ИС-тер сияқты, жасалынатын және сериялармен шығарылатын әр түрлі цифрлық ИС-терді құруға алып келді. Серия деп құрылымдық-технологиялық орындалуы бірыңғай ИС-тердің жинағын айтады. Цифрлық ИС сериясының құрамына логикалық элементтермен, сақтау, шифрлеу, дешифрлеу, мультиплекстеу, импульстерді санау және үлестіру функцияларын жүзеге асыратын триггерлік, комбинациялық және тізбектелген сұлбалармен қатар толық түйіндер мен арифметикалық және жадтайтын құрылғыларды құрайтын микросхемалар кіреді. Қазіргі уақытта цифрлық есептеу техникасында биполярлық тразисторлы-транзисторлық логикалық(ТТЛ), эмиттерлері байланысқан логикалық(ЭБЛ) және интегралды-инжекциялық логикалық (ИИЛ) ИС-тер, сонымен қатар пМДЖ-транзисторлар мен КМДЖ (комплементарлық МДЖ)-құрылымдардың негізіндегі сүлбалар кеңінен қолданылады. Қазіргі замандағы технологиялар, ең күрделі өндеу және ақпаратты түрлендіру операцияларын орындауға арналған, кішкене габаритті, сенімділігі мен жылдамдылығы жоғар және үнемді цифрлық есептеу құрылғылары мен жүйелерінде кең қолданылатын, ондаған миллион элементтерден тұратын, аса үлкен интегралдык сұлбаларды (АҮИС) өндіруге мүмкіндік береді. Қазіргі кездегі интеграция деңгейінің өсуі күрделілігі, жады мен процессорларды қосқанда, толық жүйемен салыстыруға боларлықтай сұлбаларды кристалда орнатуға мүмкіндік береді. Мұнда іс жүзінде түрлендіру мен өндеудің кез келген күрделі операциялары ақырында ЕМЕС, ЖӘНЕ - ЕМЕС, НЕМЕСЕ - ЕМЕС және т.б. логикалық элементтермен іске асатын қарапайым операциялар арқылы орындалады. Базалық функционалдық элементтер деп аталатын осы логикалық элементтердің (ЛЭ) негізгі электрлік параметрлері серия қүрамына кіретін интеграциялық деңгейі мен функционалдық қызметі бойынша күрделірек ИС-ң сипаттамаларын анықтайды. Статикалық және динамикалық болып бөлінетін ЛЭ-ң параметрлері типтері мен сериялары әр түрлі ИС-терді өзара салыстыруға мүмкіндік береді және олардың бір аппаратура құрамында бірге жұмыс істеу мүмкіндігін анықтайды. Негізгі статикалық параметрлерге келесілер жатады: - логикалық 0 мен логикалық 1-ге сәйкес кіріс және шығыс кернеулері; -логикалық 0 мен логикалық 1-ге и'шшш) сәйкес кіріс және шығыс шекаралық кернеулері; логикалық 0 мен логикалық 1-ге сәйкес кіріс пен шығыс тоқтары; - бөгеуілге(қитыққа) тұрақтылық; - жүктемелік қабілет; - қоректену қуаты. ЛЭ параметрлері шығыс кернеудің Uшығ кірістердің біреуіндегі кернеуге UKip (басқа кірістердегі кернеулердің (U0 немесе U'Kip) түрақты мәндерінде) тәуелділігін бейнелейтін берілу сипаттамасы бойынша анықталады. Терістелген шығысы (ЕМЕС, ЖӘНЕ-ЕМЕС, НЕМЕСЕ-ЕМЕС) бар ЛЭ-ң берілу сипаттамасының мысалы 1.1-суретте келтіріл-ген. Берілу сипаттамасында үш учаске белгіленген: жағдайына сәйкес келетін I учаске; жағдайына сәйкес келетін II учаске; - белгісіздік аймағы деп аталатын III учаске, мүндағы аймақ- тың шекарасына сәйкес келетін UKip кернеу мәндері ауыстыры- лып қосылудың U°Kip ш және U1кір ш шекаралық кернеулері деп аталады. Іс жүзінде пайдаланатын сұлбаларда бір элементтің кірісі басқа ЛЭ-ң шығысына қосылынған, сондықтан кіріс және шығыс кернеу-лердің логикалық 0 мен логикалық 1 деңгейлері сәйкесінше бір-біріне тең, яғни U°Kip = и°шнғ және UKіP=U1шығ .Uл болып белгіленетін U1шығ және U0шығ кернеулердің айырымы (Uл= U1шығ – U0шығ ) логикалық ауысу деп аталады. 1.1-сурет. Терістеуіш ЛЭ-ң берілу сипаттамалары Статикалық бөгеуілге төзімділікті анықтаған кезде кернеулердің осы деңгейлері ретінде сәйкесінше логикалық 0 кернеудің ең жоғарғы деңгейі (U°Kip max, и°шығ max) және логикалық 1 кернеу-дің ең кіші деңгейі (U'Kip mhi, и'шығ min) қабылданады. Статикалық режімде ЛЭ-ің екі күйдің («0» немесе «1») біреуінде болуына байланысты, «0» деңгейі (U°6er) және «1» деңгейі (U'6er) бойынша статикалық бөгеуілдерге төзімділіктер деп ажыратады. Осы параметрлердің мәндерін келесінше анықтайды (1.1-сурет): Осылай, статикалық бөгеуілге төзімділік, оны «0» немесе «1» деңгейлеріне қатысты ЛЭ-ң кірісіне берген кезде, оның жалған жүмыс істелуіне әкелмейтін бөгеуіл кернеуінің (U0бөг U1бөг) ең үлкен шекаралық мәнін анықтайды. Шығысындағы кернеудің деңгейіне байланысты ішке қарай, немесе сыртқа қарай ағылатын ЛЭ-ң кіріс және шығыс тоқтары (І°кір, І'кір, І°шығ, І'шығ) ЛЭ-ң жүктемелік қабілетін сипаттайды. Шығыс кернеудің жоғары деңгейінде элемент-көзінен тоқ шығады да жүктемелік функциясын орындайтын ЛЭ-ң барлық п кірістеріне беріледі. Егер элемент-жүктемелер бір типтік болса, онда п жүктемелік коэффициенті келесідей: n = I1шығ/I1кір деп анықталады. Осылай тұжырымдай отырып, элемент-көзі логикалық нөл жағдайында болған кезде, оның жүктемелік қабілетін былайша п = І°ШЬІГ/І°КІр анықтауға болады. Логикалық элементтер цифрлық қүрылғылар құрамында жұмыс істегенде екі жағдайдың біреуімен («0» немесе «1») си-патталатын статикалық режімде немесе ауысып-қосылу кезеңінде болуы мүмкін. Әдетте биполярлық сұлбатехнология бойынша орындалатын ЛЭ-тер қуатты тек статикалық режимде пайдаланады, ал динамикалық режімде олардың тұтыну қуаты аз мөлшерде көбейеді. Басқалары, мысалы, КМДЖ-элементтер керісінше статикалық режімде өте аз тұтыну қуатымен және өтпелі процесі кезінде оның біршама өсуімен сипатталады. Динамикалық режімде тұтыну қуатты аз биполярлы логикалық элементтер статикалық режимде пайдаланатын қуаттьщ орташа мәнімен сипатталады, мүнда Р° - логикалық 0 жағдайындағы сұлбаның түтыну қуаты; Р1^- логикалық 1 жағдайындағы сұлбанын, тұтыну қуаты. ЛЭ-ң жылдамдылығын сипаттайтын динамикалық параметрлерге t1,0 және t0J - сәйкесінше, шығыс сигналдың теріс (төмендейтін) және оң (өсетін) фронттарының ұзақтылықтары: t1,0 және t0,1тар кід - сәйкесінше, 1.2-сурет. Терістеуіш ЛЭ-ң ауысып-қосылуының өтпелі процесстерінің уақыттық диаграммалары ЛЭ- ң қосылуы және өшірілу кезіндегі сигналдық таралу кідірістері; tи- кіріс импульстің ұзақтылығы; fж - жұмыс жиілігі жатады. 1.2-суретте, терістеуші ЛЭ-ң ауысып-қосылуы кезіндегі, өтпелі процестердің уақыттық диаграммалары келтіріл-ген, мүнда динамикалық параметрлерді анықтауға (санауға) керекті кернеудің деңгейлері көрсетілген. Динамикалық параметр-лерді анықтауға қажет кернеудің "санау" деңгейлері логикалық 1- мен логикалық 0-ге сәйкес шығыс шекаралық кернеулерге қатысты белгілінеді (1.2-сурет). Тізбектеліп қосылынған цифрлық микросхемалардың сигналының уақыттық кідірісін санау кезінде ЛЭ сигналының таралуының орташа кідірісі қолданылады: Интеграциясы аса жоғары дәрежелі ИС (АҮИС) үшін цифрлық ИС технологиясының даму деңгейін, сұлбатехникасы мен сапасын сипаттайтын интегралдық параметрлер қолданылады. Негізгі интегралдық параметрлер деп Аақ ауысып-қосылу энергия-сын және S интеграция деңгейін (дәрежесін) айтады. Логикалық ИС-ң S интеграциялық деңгейі қарапайым эквивалента ЛЭ-ң кристаллдағы санымен анықталады. Кейбір жағдайларда АҮИС-ң интеграция дәрежесі кристалдағы элементтер-транзисторлар саныменен өлшенеді. Қазіргі кездегі АҮИС-ң интефациялық дәрежесі бірнеше ондаған-жүздеген миллион элементтерді құрайды. Құрылымы біркелкі (реттелген) жадтайтын құрылғылардың интегралдық микросхемаларының функционалдық күрделілігі кристаллдағы жады биттерінің санымен бағаланады. Интегралдық сұлбалардың шартты белгілеулерін қарастырайық. Қабылданған жүйе [12] бойынша ИС белгілеулері төрт элементтерден тұрады: - бірінші элемент - микросхеманың құрылымды-технологиялық орындалуына сәйкес келетін сан; - екінші элемент - ИС сериясының 00-ден 99-ға дейінгі немесе 000-ден 999-ға дейінгі реттік нөмірін білдіретін екі немесе үш сан; - үшінші элемент - ИС-пен орындалынатын функциялардың сипаты бойынша түріне және ішкі топқа сәйкес келетін екі әріп; - төртінші элемент - осы сериядағы ИС-ң функционалдық белгісі бойынша жасалуының реттік нөмірі. жүктеу/скачать 1,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|