Электроника:Эксперименты/Цифровые интегральные схемы/Цифровые интегральные схемы – Введение

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Цифровые интегральные схемы – Введение[1]

Цифровые схемы – это схемы, работающие с сигналами, диапазон которых ограничен двумя крайностями: либо ноль либо некоторое полное значение. Этим они отличаются от аналоговых цепей, в которых сигналы могут плавно меняться в пределах, в зависимости от напряжения питания и сопротивления цепи. Цифровые схемы находят своё применение в логических операциях с результатом «Истина/Ложь» и цифровых вычислениях. Схемы в этой главе используют компоненты ИС (интегральных схем). Такие компоненты на самом деле представляют собой сети взаимосвязанных компонентов, изготовленных на одной пластине из полупроводникового материала.

Интегральные схемы, обеспечивающие множество готовых функций, доступны по очень бюджетной цене, что одинаково полезно как студентам, любителям, так и профессиональным проектировщикам схем. Большинство интегральных схем обеспечивают ту же функциональность, что и «дискретные» полупроводниковые схемы, при более высоком уровне надёжности и меньшей стоимости.

Схемы в этой главе будут в основном использовать КМОП-технологии, поскольку эта форма конструкции ИС допускает широкий диапазон напряжений питания при сохранении в целом низкого уровня энергопотребления. Хотя КМОП-схемы могут быть повреждены статическим электричеством (высокие напряжения пробивают изолирующие барьеры в МОП-транзисторах), современные интегральные схемы КМОП гораздо более устойчивы к электростатическому разряду, чем те, что делали в прошлые годы, что снижает риск выхода микросхемы из строя из-за неправильного обращения.

Надлежащее обращение с КМОП включает использование антистатической пены для хранения и транспортировки ИС, а также меры по предотвращению накопления статического заряда на теле (здесь рекомендуется использование заземляющего браслета или частое прикосновение к заземлённым предметам).

Схемы, использующие технологию ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), требуют регулируемого напряжения питания 5 вольт и не допускают каких-либо существенных отклонений от этого уровня напряжения. Все схемы ТТЛ в этой главе будут соответствующим образом обозначены, и подразумевается, что вы осознаёте их строгие требования к источнику питания.

При построении цифровых схем с использованием «чипов» интегральных схем настоятельно рекомендуется использовать макетную плату с «рельсовыми» соединениями источника питания по всей длине.

Это наборы отверстий в макетной плате, электрически общие по всей длине платы. Подключите один к положительной клемме батареи, а другой к отрицательной, и питание постоянного тока будет доступно для любой области макетной платы при подключении через короткие перемычки:

Рис. 1. Благодаря электрически общим точкам питание постоянного тока доступно для любой области макетной платы.
Рис. 1. Благодаря электрически общим точкам питание постоянного тока доступно для любой области макетной платы.

Поскольку многие из этих интегральных схем имеют клеммы «Сброс», «Включение» и «Отключение», которые необходимо поддерживать в «высоком» или «низком» состоянии, не говоря уже о VDD (или VCC) и заземлении – в общем, клеммы, которые требуют подключения к источнику питания, – то очень полезно иметь обе клеммы источника питания доступными для подключения в любой точке по всей длине платы.

Большинство макетных плат, которые я видел, имеют эти отверстия для «рельс» блока питания, но на некоторых их нет. До этого момента я иллюстрировал схемы, используя макетную плату, в которой не было подобного функционала, просто чтобы показать, что в ней (для прошлых экспериментов) не было ни малейшей надобности.

Тем не менее, по моему мнению, из-за того, что цифровые схемы требуют большего количества подключений к источнику питания, чем другие типы макетных схем, «рельсовый» функционал является чем-то большим, чем просто удобство.

См.также

Внешние ссылки