Серії цифрових мікросхем

В даний час випускається величезна кількість різноманітних цифрових мікросхем: від найпростіших логічних елементів до найскладніших процесорів, мікроконтролерів і спеціалізованих ВІС (великих інтегральних мікросхем). Виробництвом цифрових мікросхем займається безліч фірм - як у нас в країні, так і за кордоном. Тому навіть класифікація цих мікросхем являє собою досить важке завдання.

Однак як базису в цифровій схемотехніці прийнято розглядати класичний набір мікросхем малої і середньої ступені інтеграції, в основі якого лежать ТТЛ серії сімейства 74, що випускаються вже кілька десятиліть рядом фірм, наприклад, американською фірмою Texas Instruments.

Кожна мікросхема серій сімейства 74 має своє позначення, і система позначень яка складається з шести елементів:

1. Ідентифікатор фірми SN (для серій AC і ACT відсутня).

2. Температурний діапазон (тип сімейства):

74 - комерційні схеми (температура навколишнього середовища для біполярних мікросхем - 0... 70 ° С, для КМОП мікросхем - 40... +85 ° С),

54 - мікросхеми військового призначення (температура - 55... +125 ° С).

3. Код серії (до трьох символів):

Відсутня - стандартна ТТЛ-серія.

LS (Low Power Schottky) - малопотужна серія ТТЛШ.

S (Schottky) - серія ТТЛШ.

ALS (Advanced Schottky) - поліпшена серія ТТЛШ.

F (FAST) - швидка серія.

HC (High Speed ​​CMOS) - високошвидкісна КМОП-серія.

HCT (High Speed ​​CMOS with TTL inputs) - серія HC, сумісна по входу з ТТЛ.

AC (Advanced CMOS) - поліпшена серія КМОП.

ACT (Advanced CMOS with TTL inputs) - серія AC, сумісна по входу з ТТЛ.

BCT (BiCMOS Technology) - серія з БіКМОП-технологією.

ABT (Advanced BiCMOS Technology) - поліпшена серія з БіКМОП-технологією.

LVT (Low Voltage Technology) - серія з низькою напругою живлення.

4. Ідентифікатор спеціального типу (2 символи) - може бути відсутнім.

5. Тип мікросхеми (від двох до шести цифр). Перелік деяких типів мікросхем наведено в додатку.

6. Код типу корпусу (від одного до двох символів) - може бути відсутнім. Наприклад, N - пластмасовий корпус DIL (DIP), J - керамічний DIL (DIC), T - плоский металевий.

Приклади позначень: SN74ALS373, SN74ACT7801, SN7400.

Вітчизняна система позначень мікросхем відрізняється від розглянутої досить істотно:

1. Область застосування: Буква К позначає мікросхеми широкого застосування, для мікросхем військового призначення буква відсутня.

2. Тип корпусу мікросхеми (один символ) - може бути відсутнім. Наприклад, Р - пластмасовий корпус, М - керамічний, Б - безкорпусна мікросхема.

3. Номер серії мікросхем (від трьох до чотирьох цифр).

4. Функція мікросхеми (дві літери).

5. Номер мікросхеми (від однієї до трьох цифр).

Наприклад, КР1533ЛА3, КР531ІЕ17, КР1554ІР47.

Головна перевага вітчизняної системи позначень полягає в тому, що з позначення мікросхеми можна легко зрозуміти її функцію. Зате в системі позначень Texas Instruments видно тип серії з його особливостями.

Широке розповсюдження знайшли елементи ТТЛ серій. Схе­ма двоходового ТТЛ елемен­та 2І-НІ наведена на рис. 4.

Рис. 4. ТТЛ елемент 2І-НІ.

Відмінною його рисою є на­явність на вході багатоемітерного транзистора VТІ, що є на­бутком інтегральної технології і замінює вхідний діодний ву­зол елементів РДТЛ.

Елемент ТТЛ має складний двотактний вихідний каскад, що дозволяє збільшити наван­тажувальну здатність елемен­та - знижує вплив опору колек­торного резистора на вели­чину вихідного сигналу логічної 1.

Діод VD (як пороговий елемент із напру­гою відкривання близь­ко 0,6 В) надійно забез­печує вимкнений стан транзистора VT3 при відкритому VT2 (па­діння на якому складає 0,2-0,4 В).

На рис. 5. наведена схема двовходового елемента І-НІ, викона­ного на комплемен­тарних КМДН тран­зисторах. Як видно з рисунку, він складаєть­ся тільки з чотирьох МДН-транзисторів, які одночасно викону­ють і роль резисторів, бо опір їх каналу ста­новить від десятків до сотень ом.

Рис. 5. Елемент КМДН логіки 2І-НІ.

Вихід елемента транзисторними ключами VT1 або VT2 підмикається до шини живлення, а VT3 і VT4 - до нульо­вої шини.

Елементи КМДН прості у виготовленні (а значить дешеві), мають більшу завадостійкість, ніж елементи ТТЛ, а за частотними властиво­стями в останній час наближаються до них.

Перевагою КМДН логіки є ще й те, що вона працездатна у широко­му діапазоні змін напруги живлення. Так, якщо для ІМС ТТЛ типове значення напруги живлення становить 5 В ± 5 %, то для ІМС КМДН вона може становити від 3 до 15 В.

В додатку наведені параметри цифрових ІМС, ТТЛ та КМДН типів