Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Компьютеры » Схемотехника

Введение в схемотехнику
Современные вычислительные системы выполняют ряд функций преобразования над аналоговыми и цифровыми сигналами. Одним из вариантов таких систем являются микроЭВМ различного назначения и конфигурации, универсальные и специализированные микропроцессорные устройства. Многообразие выполняемых функций приводит к большой вариантности структурной реализации систем. Однако можно выделить основные функции, присущие любой вычислительной системе: прием-передача данных,  хранение, обработка данных  по соответствующему алгоритму.

Разработка любой вычислительной системы основана на схемотехнике или микросхемотехнике (интегральной схемотехнике), охватывающей исследования и реализацию схемотехнических решений (электрических и структурных схем). Основными элементами при разработке являются интегральные микросхемы (ИМС).

ИМС — это микроэлектронное изделие, выполняющее функцию преобразования электрических сигналов, выполненное в едином технологическом цикле и помещенное в неразборный корпус.
Для изготовления ИМС используются специальные технологические процессы изготовления полупроводниковых кристаллов. Основными технологиями в настоя-щее время являются: КМОП, ПТШ, ТТЛШ, ТТЛ, ЭСЛ, И2Л.

Предпочтение отдается КМОП технологии как наиболее экономичной и имеющей значительный запас для последующего увеличения частотного диапазона.

Основной функцией ИМС является преобразование электрических сигналов. Электрические сигналы могут представлять информацию в непрерывной (ана-логовой) и дискретно-цифровой формах. Поэтому ИМС подразделяются на аналоговые и цифровые. Параметром, определяющим уровень сложности ИМС, является степень компонентной интеграции,  которая количественно определяет общее число полупроводниковых элементов расположенных на кристалле ИМС. По уровню сложности ИМС подразделяются на:

простые ИМС — ИС (до 100 элементов на кристалле);
ИМС средней интеграции — СИС (до 1000 элементов);
ИМС большой степени интеграции — БИС (до 10000 элементов);
сверхбольшие интегральные схемы — СБИС ( от 10000 до 106 элементов).

Любая современная вычислительная система имеет в своем составе определенный набор функциональных устройств. Можно выделить четыре основных устройства, которые являются обязательными для любой обработки. На рис.1 представлена структура вычислительной системы.
Информация, поступающая в вычислительную систему, и информация, являющаяся результатом обработки, требуют определенных преобразований (согла-сование, перекодировка и т.д.). Для этой цели используются интерфейсные устройства (ИУ), которые обеспечивают связь с внешними устройствами (ВУ). Для хранения программ, результатов и т.д. необходимы запоминающие устройства (ЗУ). Собственно обработка по заданному алгоритму осуществляется в операционных устройствах (ОУ). Наиболее простые ОУ представляют собой арифметико-логические устройства (АЛУ). Синхронизацию всей системы и порядок работы определяет устройство управления (УУ) [1].



шинные формирующие устройства

Рис. 1


Каждое из устройств системы включает в себя функциональные узлы, которые выполняют определенную операцию (сложение, сдвиг, кодировка, мультиплексиро-вание и т.д.).
Эти функциональные узлы однотипны для всех устройств системы. По принци-пу логического функционирования узлы подразделяются на два класса:
    комбинационные узлы, которые не обладают памятью (их состояние опреде-ляется комбинацией входных величин);
    последовательные узлы, которые обладают памятью (их состояния определяются входной комбинацией переменных как в настоящий, так и в предыдущие моменты).
Функциональные узлы выполняются в виде отдельных ИМС соответствующей сложности. Поэтому все цифровые ИМС подразделяются по функциональному на-значению [2]:
Формирователи:    Буквенное обозначение
    прямоугольных импульсов    —     АГ
    импульсов специальной формы    —    АФ
    формирователи напряжений и токов    —    АА, АР
    прочие формирователи    —    АП
Схемы вычислительных устройств
    схемы сопряжения с магистралью    —     ВА
    схемы синхронизации    —    ВБ
    схемы интерфейса    —    ВВ
    контроллеры    —    ВГ
    микроЭВМ    —    ВЕ
    времязадающие схемы    —    ВИ
    микропроцессоры    —    ВМ
    комбинационные схемы    —    ВК
    специализированные схемы    —     ВЖ
    микропроцессорные секции    —    ВС
    функциональные преобразователи    —    ВФ
    прочие    —    ВП

Генераторы:
    прямоугольных импульсов    —     ГГ
    сигналов специальной формы    —    ГФ

Схемы арифметических цифровых устройств:
    АЛУ    —     ИА
    шифраторы    —    ИВ
    дешифраторы    —    ИД
    счетчики    —     ИЕ
    комбинированные схемы    —    ИК
    сумматоры    —    ИМ
    регистры    —    ИР
    прочие    —    ИП

Коммутаторы и ключи:
    напряжения    —     КН
    тока    —    КТ
    прочие (мультиплексоры)    —    КП

Логические элементы:
    И-НЕ    —     ЛА
    И-НЕ/ИЛИ-НЕ    —    ЛБ
    ИЛИ-НЕ    —    ЛЕ
    И    —    ЛИ
    ИЛИ    —    ЛЛ
    НЕ    —    ЛН
    И-ИЛИ-НЕ    —    ЛР
    И-ИЛИ    —    ЛС
    расширители    —    ЛД
    прочие    —    ЛП

 
Преобразователи сигналов:
    преобразователи уровня напряжения    —     ПУ
    код-код    —    ПР
    цифровые таймеры (делители)    —    ПЦ
    прочие    —    ПП

Схемы запоминающих устройств:
    постоянные запоминающие устройства (масочные ПЗУ)    —     РЕ
    матрицы ОЗУ    —    РМ
    ОЗУ    —    РУ
    ПЗУ однократного программирования (ППЗУ)    —    РТ
    ПЗУ многократного программирования (РПЗУ)    —    РР
    прочие    —    РП
    ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием    —    РФ

Схемы сравнения:
    амплитудные    —     СК
    временные    —    СВ
    прочие    —    СП

Триггерные схемы:
    универсальные (J-K)    —     ТВ
    динамические    —    ТД
    комбинированные    —    ТК
    Шмитта    —    ТЛ
    с задержкой (D-типа)    —    ТМ
    R-S    —    ТР
    счетные (T-типа)    —    ТТ
    прочие    —    ТП

Многофункциональные:
    цифровые    —     ХЛ
    комбинированные    —    ХК
    прочие    —    ХП
    цифровые матрицы (ПЛМ)    —    ХМ

ИМС подразделяются по конструктивно-технологическим и функциональным признакам. Подразделение производится по группам, по подгруппам. Обозначение ИМС включает ряд символов.
Первый    — буква (условие приемки на заводе). К – широкого потребления. Если К отсутствует, то специализированные.
Второй    — буква (тип корпуса). М – металлокерамический. Р – пластмассо-вый.
Третий    — цифра (конструктивно-технологогическое использование). 1,5 – полупроводниковые, 2 – гибридные.
Четвертый    —    двух-трехзначное число (порядковый номер разработки серии ИМС).
Пятый    — буква (подгруппа, функциональное назначение).
Шестой    — буква (подгруппа, функциональное назначение).
Седьмой    — цифра (порядковый номер ИМС в данной серии).

Например:
КР1533ЛА3 — логические элементы И-НЕ, 533 серии, технология изготовления – ТТЛШ, полупроводниковая, в пластмассовом корпусе, широкого потребления.





Источник: генераторы, коммутаторы, формирователи, вычислительные системы, преобразователи сигналов
Категория: Схемотехника | Добавил: Zixerok (13.10.2011)
Просмотров: 1363 | Теги: формирователи, коммутаторы, вычислительные системы, преобразователи сигналов, генераторы | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: