Цифрові мікросхеми. Типи логіки, корпуси. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору

 Коментарі до статті

Ну спочатку скажемо так: мікросхеми діляться на два великі види: аналогові та цифрові. Аналогові мікросхеми працюють із аналоговим сигналом, а цифрові, відповідно - з цифровим. Ми говоритимемо саме про цифрові мікросхеми.

Точніше навіть ми говоритимемо не про мікросхеми, а про елементи цифрової техніки, які можуть бути "заховані" всередині мікросхеми.

Що за елементи?

Деякі назви ви чули, деякі, можливо - ні. Але повірте, ці назви можна вимовляти вголос у будь-якому культурному суспільстві – це абсолютно пристойні слова. Отже, зразковий список того, що ми вивчатимемо:

• Тригери
• Лічильники
• Шифратори
• Дешифратори
• Мультиплексори
• Компаратори
• ОЗУ
• ПЗУ

Усі цифрові мікросхеми працюють із цифровими сигналами. Що це таке?

Цифрові сигнали - це сигнали, що мають два стабільні рівні - рівень логічного нуля і рівень логічної одиниці. У мікросхем, виконаних за різними технологіями, логічні рівні можуть відрізнятися один від одного.

Нині найбільш поширені дві технології: ТТЛ і КМОП.

ТТЛ - транзисторно-транзисторна логіка;

КМОП - Компліментарний Метал-Оксид-Напівпровідник.

У ТТЛ рівень нуля дорівнює 0,4, рівень одиниці - 2,4 В.

У логіки КМОП рівень нуля дуже близький до нуля вольт, рівень одиниці - приблизно дорівнює напрузі харчування.

По-різному, одиниця - коли напруга висока, нуль - коли низька.

АЛЕ! Нульова напруга на виході мікросхеми не означає, що висновок "бовтається у повітрі". Насправді він просто підключений до загального проводу. Тому не можна поєднувати безпосередньо кілька логічних висновків: якщо на них будуть різні рівні – станеться КЗ.

Крім відмінностей у рівнях сигналу, типи логіки розрізняються також за енергоспоживанням, за швидкістю (граничною частотою), здатністю навантаження, і т.д.

Тип логіки можна дізнатися за назвою мікросхеми. Точніше – за першими буквами назви, які вказують, до якої серії належить мікросхема. Усередині будь-якої серії можуть бути мікросхеми, виготовлені лише за якоюсь однією технологією. Щоб вам було легше орієнтуватися – ось невелика зведена таблиця:

Найбільш поширені на сьогоднішній день такі серії (та їх імпортні аналоги):

• ТТЛШ - К555, К1533
• КМОП - КР561, КР1554, КР1564
• ЕСЛ - К1500

Цифрові схеми рекомендується будувати, використовуючи мікросхеми лише одного типу логіки. Це пов'язано саме з відмінностями у логічних рівнях цифрових сигналів.

Тип логіки вибирають, в основному, виходячи з таких міркувань:

- Швидкість (робоча частота)

- Енергоспоживання

- вартість

Але бувають такі ситуації, що одним типом не обійтися. Наприклад, один блок повинен мати низьке енергоспоживання, а інший – високу швидкість. Низьким споживанням мають мікросхеми технології КМОП. Висока швидкість – у ЕСЛ.

І тут знадобляться ставити перетворювачі рівнів.

Щоправда, деякі типи нормально стикуються без перетворювачів. Наприклад, сигнал з виходу КМОП-мікросхеми можна подати на вхід мікросхеми ТТЛ (при врахуванні, що їхня напруга живлення однакова). Однак, у зворотний бік, тобто від ТТЛ до КМОП пускати сигнал не рекомендується.

Мікросхеми випускаються у різних корпусах. Найбільш поширені такі види корпусів:

DIP

(Dual Inline Package)

Звичайний "тарганчик". Ніжки просовуємо в дірки на платі - і запаюємо.

Ніжок у корпусі може бути 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 або 56.

Відстань між висновками (крок) – 2,5 мм (вітчизняний стандарт) або 2,54 мм (у буржуїв).

Ширина виводів близько 0,5 мм.

Нумерація висновків - малюнку (вид зверху). Щоб визначити перебування першої ніжки, потрібно знайти на корпусі "ключик".

СОІК

(Small Outline Integral Circuit)

Планарна мікросхема - тобто ніжки припаюються з тієї ж сторони плати, де знаходиться корпус. При цьому мікросхема лежить черевом на платі.

Кількість ніжок та їх нумерація – такі ж як у DIP.

Крок висновків – 1,25 мм (вітчизняний) або 1,27 мм (буржуазний).

Ширина висновків - 0,33...0,51

PLCC

(Plastic J-leaded Chip Carrier)

Квадратний (рідше – прямокутний) корпус. Ніжки розташовані по всіх чотирьох сторонах, і мають J-подібну форму (кінці ніжок загнуті під черевце).

Мікросхеми або запаюються безпосередньо на плату (планарно) або вставляються в панельку. Останнє - краще.

Кількість ніжок – 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.

Крок ніжок – 1,27 мм

Ширина висновків - 0,66...0,82

Нумерація висновків – перша ніжка біля ключа, збільшення номера проти годинникової стрілки:

TQFP

(Thin Quad Flat Package)

Щось середнє між SOIC та PLCC.

Квадратний корпус товщиною близько 1мм, висновки розташовані з усіх боків.

Кількість ніжок – від 32 до 144.

Крок – 0,8 мм

Ширина виведення - 0,3...0,45 мм

Нумерація – від скошеного кута (верхній лівий) проти годинникової стрілки.

Ось так, загалом, справи з корпусами. Сподіваюся тепер вам стане трохи легше орієнтуватися в незліченній безлічі сучасних мікросхем, і вас не вганятиме в ступор фраза продавця типу: "ця мікросхема є тільки в корпусі пе ел сі сі".