Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Интегральные диоды

Интегральные диоды представляют собой многослойные структуры, характеристики которых определяются схемой включения транзисторной структуры. Определенное влияние оказывают паразитные транзисторы, которые образуются из-за взаимодействия рабочих слоев с подложкой ИМС. В частности, ток утечки диода в подложку определяется током коллектора паразитного транзистора. Из-за наличия тока утечки входной ток интегрального диода всегда отличается от выходного тока. Быстродействие интегрального диода, определяемое зарядными емкостями переходов и временем рассасывания, также зависит от схемы включения. Динамические свойстваинтегральных диодов оцениваются как известными параметрами, так и дополнительным - емкостью диод - подложка. Характерное отличиеинтегрального диода от дискретного заключается в наличии паразитной емкости и паразитного транзистора. Интегральный диод можно рассматривать как трехполюсный прибор, третьим электродом которого служит подложка. Влияние паразитного транзистора, включающего в себя базу, коллектор и подложку.

15 интегральные резисторы

Резистор представляет собой тонкую полоску р-типа, с обоих концов которой имеются металлические контакты. Сопротивление такого резистора пропорционально длине полоски и обратно пропорционально ее ширине. Обычно сопротивленияинтегральных резисторов ограничены диапазоном от 10 Ом до 30 кОм со значительным (до 20 %) разбросом параметра. [ 2 ]

Существуют следующие разновидности интегральных резисторов:

1. Диффузионные резисторы. Они формируются в эмиттерном или базовом диффузионном слое транзисторной структуры в едином технологическом процессе.

а) на основе базовой области; б) на основе эмиттерной области

2. Пинч-резисторы (другие названия: канальные, сжатые, закрытые). Эти резисторы применяются при необходимости создания высокоомных резисторов. Они формируются на основе донной слаболегированной области базы или коллекторного слоя, где высокое удельное сопротивление и малая площадь сечения.

3. Эпитаксиальные резисторы. Из всех трех областей транзистора коллектор имеет наибольшее ρ на квадрат, т.к. он слабо легирован. В отличие от диффузионного эпитаксиальный слой легирован однородно, поэтому его проводимость постоянна по всему сечению.

4. Ионно легированные резисторы. Структура таких резисторов очень похожа на структуру диффузионных резисторов, но глубина залегания ионно легированных слоев всего 0,1-0,3 мкм.

5. Тонкопленочные резисторы. В совмещенных ИС поверх слоя защитного диэлектрика могут быть сформированы тонкопленочные резисторы, представляющие собой полоску высокоомного материала. Их преимущества: низкий ТКС, высокая точность изготовления, высокая граничная частота (т.к. малы паразитные параметры). Недостатки: необходимость дополнительных технологических операций и дополнительных мер защиты ИС от внешних воздействий.

16 Интегральные конденсаторы

Интегральные конденсаторы формируются преимущественно на основе барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного р-ге-переходов биполярных транзисторов. [ 1 ]

Дляинтегральных конденсаторов, формируемых на основе р-я-переходов, сопротивление R определяется в основном сопротивлением области, непосредственно прилегающей к области объемного заряда перехода, так как оно обычно значительно превышает сопротивление области с относительно низким удельным сопротивлением. Конденсатор, рассчитанный на высокое пробивное напряжение, будет иметь меньшую добротность по сравнению с конденсатором, рассчитанным на низкое пробивное напряжение. Тем не менее следует отметить, что даже низковольтный интегральный конденсатор, формируемый на основе р-я-перехода, имеет малую добротность по сравнению с конденсаторами, используемыми в схемах на дискретных элементах. [ 2 ]

В моделяхинтегральных конденсаторов следует учитывать зависимость емкости от режима, а также пробивное напряжение, которое зависит от технологии и может оказаться недостаточно большим. Паразитным элементом диффузионных и пленочных конденсаторов является сопротивление потерь материала обкладок. [ 3 ]

Основные причины, из-за которыхинтегральные конденсаторы це используются в современных цифровых логических элементах ДТЛ -, ТТЛ - и ЭСЛ-типов - их небольшая удельная емкость и значительная занимаемая площадь на подложке, превышающая площадь, занимаемую транзистором, поэтому применение конденсаторов в полупроводниковых интегральных схемах неэкономично.

17классификация запоминающих устройств(406)

Запоминающее устройство (ЗУ) в вычислительных системах предназначено для записи, хранения н считывания информации. ЗУ в интегральных схемах являются важнейшими элементами цифровой обработки и хранения сигналов. ЗУ, прежде всего, характеризуют* ся емкостью памяти, выраженной в битах. По функциональному назначению основными видами памяти являются оперативные, постоянные и перепрограммируемые ЗУ.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) предназначены для быстрого ввода н вывода {записи и считывания) информации в любом, заранее заданном месте памяти. Си* нонимом ОЗУ является термин — память с произвольной выборкой. Международное обо­значение — RAM (Random Access Memory),

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены в основном для считыва­ния ранее записанной в них информации. Запись в этом виде ЗУ производится редко с цепью постоянного хранения часто используемых данных. Этот класс называется также памятью только для считывания и классифицируется как ROM (Read Only Memory).

Перепрограммируемые запоминающие устройства (РЛЗУ) предназначены для частично­го и многократного изменения информации в ПЗУ. Они предназначены для внесения не­обходимых корректив в постоянную память. К этому классу относятся и перепрограмми­руемые потребителем запоминающие устройства (ППЗУ). Международное обозначе­ние — PROM (Programmable Read-Only Memory).

Структура запоминающего устройства, реализованного по полупроводниковой техноло­гии, состоит из накопителя и схем управления. Центральная часть полупроводникового ЗУ представляет собой матрицу, состоящую из запоминающих ячеек, вертикальных и горизонтальных, адресных и разрядных шин.

Накопитель является основой запоминающего устройства, в котором хранится информа­ция в виде двоичных кодов.

Периферия или схемы управления предназначены для ввода и вывода данных. Схемы управления, как правило, состоят из дешифраторов, усилителей, регистров, коммутаторов и других схем, реализованных по совмещенной полупроводниковой технологии

18 триггеры(421)

класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам — их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.

Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за «1», а другое за «0», можно считать, что триггер хранит (помнит) одинразряд числа, записанного в двоичном коде.

При изготовлении триггеров применяются преимущественно полупроводниковые приборы (обычно биполярные и полевыетранзисторы), в прошлом — электромагнитные реле, электронные лампы. В настоящее время логические схемы, в том числе с использованием триггеров, создают в интегрированных средах разработки под различные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Используются, в основном, в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем: регистров, счётчиков, процессоров, ОЗУ.

19 сумматоры(430)

Сумматор — устройство, преобразующее информационные сигналы (аналоговые или цифровые) в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов представляет собой логический операционный узел, выполняющий арифмети­ческое сложение кодов двух чисел в цифровых устройствах.

При арифметическом сложении выполняются различные дополнительные операции: учет знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых и т, д.

Сумматоры квалифицируют по различным признакам, например по числу входов и вы­ходов.

четвертьсумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю без разряда переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются два одноразрядных числа, и одним выходом, на котором реализуется их арифметическая сумма по модулю;

полусумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю с разрядом переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма по модулю в данном разряде, а на другом — перенос в следующий (старший разряд);

полные сумматоры — тринарные (трёхоперандные) сумматоры по модулю с разрядом переноса, характеризующиеся наличием трёх входов, на которые подаются одноимённые разряды двух складываемых чисел и перенос из предыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется арифметическая сумма по модулю в данном разряде, а на другом — перенос в следующий (более старший разряд). Такие сумматоры изначально ориентированы только на показательные позиционные системы счисления

20 микропроцессоры(437)

Микропроце́ссор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы^[1] или комплекта из нескольких специализированных микросхем^[2] (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели).

Микропроцессор является самостоятельной или составной частью вычислительного уст­ройства, осуществляющей обработку информации и управление этим процессом, которая выполнена в виде интегральной схемы.

Микропроцессор наряду с запоминающими устройствами, интерфейсом является основой ряда вычислительных устройств, микро-ЭВМ, персональных компьютеров.

Структурная схема микропроцессора включает в себя арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), регистры (Р) и устройство ввода-вывода информа­ции (УВВ) или интерфейс

Микропроцессор управляется сигналами трех видов:

Q адресными, передающимися по адресным шинам (АШ);

-информационными, передающимися по разрядным шинам (РШ);

-сигналами, управляющими микропроцессором соответственно через шины управле­ния (ШУ).

[Нины представляют собой группу линий связи, число которых определяется, прежде leer о, разрядностью обрабатываемого информационного сигнала. Шины — двунаправ ленные, позволяющие передавать информацию в обоих направлениях. Иногда шины объ­единяют в одну или две.

21 Микропроцессорные системы(441)

Микропроцессоры и устройства на его основе в современной микроэлектронике являются ванбодее значимыми и распространенными изделиями.

Однако применение микропроцессора без системной поддержки ряда других устройств употребляется весьма ограничено.

Микропроцессорная система представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом из микропроцессора и/или микроконтроллера.

Состав: Генератор тактовых временной интервал, который является единицей измерения (Шергином) продолжительности выполнения команды. Чем выше частота, тем при прочих равных условиях более быстродействующей является МПС. МП, ОЗУ и ПЗУ — это неотъемлемые части системы. Интерфейсы ввода и вывода — устройства сопряжения МПС с блоками ввода и вывода информации. Для измерительных приборов характерны устройства ввода в виде кнопочного пульта и измерительных преобразователей (АЦП, датчиков, блоки ввода цифровой информации). Устройства вывода обычно представляют цифровые табло, графический экран (дисплей), внешние устройства сопряжения с измерительной системой. Все блоки МПС связаны между собой шинами передачи цифровой информации. В МПС используют магистральный принцип связи, при котором блоки обмениваются информацией по единой шине данных. Количество линий в шине данных обычно соответствует разрядности МПС (количеству бит в слове данных). Шина адреса применяется для указания направления передачи данных — по ней передаётся адрес ячейки памяти или блока ввода-вывода, которые получают или передают информацию в данный момент. Шина управления служит для передачи сигналов, синхронизирующих всю работу МПС.

Главная особенность микропроцессора — возможность программирования логики работы. Поэтому МПС используются для управления процессом измерения (реализацией алгоритма измерения), обработки опытных данных, хранения и вывода результатов измерения и пр. Рассмотрим основные преимущества микропроцессорных средств измерения. Система многофункциональна, Уменьшение влияния случайных погрешностей, Повышение точности, Расширение измерительных возможностей, удобство в использовании.