Цифрові мікросхеми. Типи логіки, корпуси

Ну спочатку скажемо так: мікросхеми діляться на два великих види: аналогові і цифрові. Аналогові мікросхеми працюють з аналоговим сигналом, а цифрові, відповідно – з цифровим. Ми будемо говорити саме про цифрові мікросхеми.

Точніше навіть, ми будемо говорити не про мікросхеми, а про елементи цифрової техніки, які можуть бути «сховані» всередині мікросхеми.

Що це за елементи?

Деякі назви ви чули, деякі, може бути – ні. Але повірте, ці назви можна вимовляти вголос в будь-якому культурному суспільстві – це абсолютно пристойні слова. Ітак, приблизний список того, що ми будемо вивчати:

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

Всі цифрові мікросхеми працюють з цифровими сигналами. Що це таке?

Цифрові сигнали – це сигнали, що мають два стабільних рівня – рівень логічного нуля та рівень логічної одиниці. У мікросхем, виконаних за різними технологіями, логічні рівні можуть відрізнятися один від одного.

В даний час найбільш широко поширені дві технології: ТТЛ і КМОП.

ТТЛ – Транзисторно-Транзисторна Логіка;
КМОП – Комплементарний Метал-Оксид-Напівпровідник.

У ТТЛ рівень нуля дорівнює 0,4 В, рівень одиниці – 2,4 В.
У логіки КМОП, рівень нуля дуже близький до нуля вольт, рівень одиниці – приблизно дорівнює напрузі живлення.

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

АЛЕ! Нульове напруга на виході мікросхеми не означає, що вивід «бовтається в повітрі». Насправді, він просто підключений до загального проводу. Тому не можна з'єднувати безпосередньо кілька логічних виводів: якщо на них будуть різні рівні – відбудеться КЗ.

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

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

Найбільш поширені на сьогоднішній день наступні серії (і їх імпортні аналоги):

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

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

Тип логіки обирають, в основному, виходячи з наступних міркувань:

- швидкість (робоча частота)
- енергоспоживання
- вартість

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

У цьому випадку знадобляться ставити перетворювачі рівнів.

Правда, деякі типи нормально стикуються і без перетворювачів. Наприклад, сигнал з виходу КМОП-мікросхеми можна подати на вхід мікросхеми ТТЛ (при умові, що їх напруги живлення однакові). Однак, у зворотній бік, т.е., від ТТЛ до КМОП пускати сигнал не рекомендується.

Мікросхеми випускаються в різних корпусах. Найбільш поширені наступні види корпусів:

DIP (Dual Inline Package )

Звичайний «тарганчик». Ніжки просовуємо в дірки на платі – і паяємо.
Ніжок у корпусі може бути 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 або 56.
Відстань між виводами (крок) – 2,5 мм (вітчизняний стандарт) або 2,54 мм (у буржуїв).
Ширина виводів близько 0,5 мм
Нумерація виводів – на малюнку (вид зверху). Щоб визначити місце першої ніжки, потрібно знайти на корпусі «ключик».

SOIC (Small Outline Integral Circuit)

Планарна мікросхема – тобто ніжки припаюються з тієї ж сторони плати, де знаходиться корпус. При цьому, мікросхема лежить животом на платі.
Кількість ніжок і їх нумерація – такі ж як у DIP.
Крок виводів – 1,25 мм (вітчизняний) або 1,27 мм (зарубіжний).
Ширина виводу – 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 животик).
Мікросхеми або паяються безпосередньо на плату (планарно), або вставляються в панельку. Останнє – переважніше.
Кількість ніжок – 20, 28, 32, 44, 52, 68, 84.
Крок ніжок – 1,27 мм
Ширина виводів – 0,66...0,82
Нумерація виводів – перша ніжка біля ключа, збільшення номера проти годинникової стрілки:

TQFP (Thin Quad Flat Package)

Щось середнє між SOIC і PLCC .
Квадратний корпус товщиною близько 1мм, виводи розташовані по всіх сторонах.
Кількість ніжок – від 32 до 144.
Крок – 0,8 мм
Ширина виводу – 0,3...0,45 мм
Нумерація – від скошеного кута (верхній лівий) проти годинникової стрілки.

Ось так, в загальних рисах, справи з корпусами. Сподіваюся тепер вам стане трохи легше орієнтуватися в безлічі сучасних мікросхем, і вас не буде вводити в ступор фраза продавця типу: «ця мікросхема є тільки в корпусі пэ ел си си»…

Джерело: www.irls.narod.ru