3. Особенности кмоп ис.

Параметры микросхем КМОП-структуры близки к идеальным.

По сравнению с ТТЛ ИС следует отметить следующие достоинства КМОП ИС:

• малая потребляемая мощность в диапазоне частот до 2 МГц (в статическом режиме мощность потребления составляет 0,02 … 1 мкВТ на вентиль, т.е. не потребляют мощности в статике);

• малое выходное и высокое входное сопротивление МОП-транзисторов, которое определяется практически только утечками в изоляции и достигает 10¹² – 10¹⁴ Ом, поэтому отсутствуют элементы между выходом одного каскада и входом другого;

• большой диапазон напряжения питания (3 … 15 В) – можно использовать нестабилизированный источник питания;

• очень высокое входное сопротивление (10³ … 10⁶ МОм);

• высокая помехоустойчивость;

• большая нагрузочная способность (n=50; n=1000 – на частотах до 10 кГц);

• незначительная зависимость характеристик от температуры, т.е. хорошая температурная стабильность;

• возможность непосредственного сопряжения с ТТЛ и операционными усилителями;

• довольно высокое быстродействие.

К недостаткам относятся:

• быстродействие меньше, чем у схем на биполярных транзисторах (ТТЛ);

• на предельно допустимых частотах мощность потребления КМОП ИС оказывается такого же порядка, что и ТТЛ ИС, увеличение мощности потребления с повышением частоты переключения вызвано наличием паразитных емкостей у входов ИС.

У некоторых серий КМОП ИС наблюдаются и другие недостатки (повышенное выходное сопротивление, большие временные задержки и длительность фронтов, большой разброс всех параметров).

4. Основные серии ис кмоп-структур.

К отечественным сериям ИС КМОП-структур относятся:

164, 176, 564, 561, КР 1561, 1564.

6. Особенности эсл ис.

К достоинствам ЭСЛ-схем относят:

• открытые транзисторы находятся в активном режиме (не в режиме насыщения), что обеспечивает очень высокое быстродействие;

• применение на выходах эмиттерных повторителей обеспечивает высокую нагрузочную способность, низкое выходное сопротивление и ускорение процесса перезаряда емкостей, подключенных к выходам;

• постоянство тока потребления и отсутствие выбросов тока при переключении элемента как у ТТЛ;

• переключение тока в схеме осуществляется малым перепадом входных логических уровней: U¹ – U⁰ = 0,8B, а следовательно перезаряд паразитных емкостей будет происходить медленно;

• парафазный выход (два выхода);

• независимость мощности потребления от частоты переключения.

К недостаткам относятся:

• схемотехническая сложность;

• повышенная мощность рассеивания;

• уровни сигналов ЭСЛ не согласуются ни с ТТЛ, ни с КМОП-структурами;

• сравнительно низкая помехоустойчивость элемента из-за малого перепада логических уровней.

Тема 1.1.6.: Сравнительная характеристика разных типов имс

1. Классификация интегральных микросхем.

Интегральная микроэлектроника – это целый комплекс физических, технологических, конструктивных и схемотехнических методов построения электронных функ­циональных элементов и узлов повышенной надежности, минималь­ного объема и малого потребления энергии источников питания. Это достигается совместным изготовлением в едином интегральном тех­нологическом цикле всей совокупности активных и пассивных ком­понентов электронной схемы и соединительных проводников между ними. Полученный таким способом интегральный микроэлектронныи функциональный элемент (называемый также интегральной микро­схемой) предназначен для выполнения заданных операций: генериро­вания сигналов заданной формы, усиления до заданного уровня, ум­ножения или деления частоты сигнала, преобразования непрерывного сигнала в цифровой код, преобразования одного кода в другой, запо­минания сигналов и т.д.

Интегральные микросхемы принято классифицировать по спосо­бам изготовления и получаемым при этом структурам на полупровод­никовые и гибридные.

Под полупроводниковыми понимают микросхемы, все компоненты которых выполнены в объеме или приповерхностном слое полупро­водниковой пластинки.

В гибридных микросхемах пассивные компоненты (резисторы, кон­денсаторы и катушки индуктивности) наносятся на поверхность ди­электрической пластинки. Если необходимо, чтобы в состав микросхе­мы входили помимо пассивных элементов и активные (биполярные и полевые транзисторы, тиристоры и т. д.), то последние приходится выполнять в виде отдельных дискретных микроминиатюрных компо­нентов и подсоединять к микросхеме. Гибридные интегральные мик­росхемы используются обычно для изготовления малосерийной или опытной аппаратуры, применяемой для выполнения каких-либо нестандартных операций над сигналами.

Если в интегральной микросхеме активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводника, поверх которого нанесе­ны пассивные компоненты, то такая микросхема называется совме­щенной.

Интегральные схемы различают по степени интеграции: простые интегральные схемы (ИС), в которых содержится до 10 отдельных компонентов, средние интегральные схемы (СИС) и большие интегральные схемы (БИС), число отдельных компонентов в которых, соответственно, доходит до 10² и до 10³, и, наконец, сверхбольшие интег­ральные схемы (СБИС), число отдельных компонентов в которых может превышать 10⁵.