Arten moderner integrierter Schaltkreise - Arten von Logik, Fälle

Alle modernen Mikroschaltungen sind in drei Typen unterteilt: digital, analog und analog-digital, je nachdem, mit welcher Art von Signalen sie arbeiten. Heute werden wir über digitale Mikroschaltungen sprechen, da die meisten Mikroschaltungen in der Elektronik digital sind und mit digitalen Signalen arbeiten.

Ein digitales Signal hat zwei stabile Pegel - eine logische Null und eine logische Einheit. Bei Mikroschaltungen, die nach verschiedenen Technologien hergestellt wurden, unterscheiden sich die Ebenen der logischen Null und der Einheit.

Innerhalb der digitalen Mikroschaltung können verschiedene Elemente vorhanden sein, deren Namen jedem Elektronikingenieur bekannt sind: RAM, ROM, Komparator, Addierer, Multiplexer, Decodierer, Codierer, Zähler, Trigger, verschiedene Logikelemente usw.

Bisher sind digitale Schaltungen mit TTL- (Transistor-Transistor-Logik) und CMOS-Technologien (komplementärer Metalloxid-Halbleiter) am gebräuchlichsten.

In Chips der TTL-Technologie beträgt der Nullpegel 0,4 V und der Einheitspegel 2,4 V. Bei CMOS-Technologie-Chips ist der Nullpegel nahezu Null und der Einheitspegel ist fast gleich der Versorgungsspannung des Chips. Die Nullspannung des CMOS-Chips wird erhalten, indem der entsprechende Ausgang mit dem gemeinsamen Draht verbunden wird, und die Hochspannungsspannung wird mit dem Leistungsbus verbunden.

Der Name der Mikroschaltung gibt die Serie an, die die Art der Technologie widerspiegelt, mit der diese Mikroschaltung hergestellt wird. Unterschiedliche Mikroschaltungen haben unterschiedliche Geschwindigkeiten, die sich in der Grenzfrequenz, im zulässigen Ausgangsstrom, im Stromverbrauch usw. unterscheiden. Die folgende Tabelle zeigt einige Arten von Mikroschaltungen und ihre Eigenschaften.

Eigenschaften gängiger Chiptypen

Beim Entwurf einer Schaltung eines elektronischen Geräts wird versucht, hauptsächlich Chips derselben Logik zu verwenden, um Inkonsistenzen bei den Pegeln digitaler Signale (obere und untere Ebene) zu vermeiden.

Die Wahl der spezifischen Chiplogik basiert auf der erforderlichen Betriebsfrequenz, dem Stromverbrauch und anderen Eigenschaften des Chips sowie seinen Kosten. Manchmal ist es jedoch nicht möglich, mit einem Mikroschaltungstyp auszukommen, da ein Teil der entworfenen Schaltung beispielsweise eine höhere Geschwindigkeit erfordert, die für Mikroschaltungen der ESL-Technologie charakteristisch ist, und der andere einen geringen Stromverbrauch, der typisch für CMOS-Chips ist.

In solchen Fällen müssen Entwickler manchmal auf die Verwendung zusätzlicher Pegelwandler zurückgreifen, obwohl dies häufig möglich ist: Das Ausgangssignal vom CMOS-Chip kann dem TTL-Eingang zugeführt werden, es wird jedoch nicht empfohlen, das Signal vom TTL-Chip dem CMOS-Chip zuzuführen. Schauen wir uns als nächstes die beliebtesten Fälle moderner Mikroschaltungen an.

Dip

Ein klassisches rechteckiges Gehäuse mit zwei Reihen von Leitungen, die häufig auf alten Brettern zu finden sind. PDIP - Kunststoffgehäuse, CDIP - Keramikgehäuse. Keramik hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Nähe eines Halbleiterkristalls, daher ist das CDIP-Gehäuse zuverlässiger und langlebiger, insbesondere wenn die Mikroschaltung unter schwierigen klimatischen Bedingungen verwendet wird.

Die Anzahl der Ausgänge ist in der Chipbezeichnung angegeben: DIP8, DIP14, DIP16 usw. Die Chips der TTL-Logik 7400-Serie verfügen über ein traditionelles DIP14-Gehäuse. Dieser Koffer eignet sich sowohl für die automatisierte als auch für die manuelle Montage während der Installation des Ausgangs (in Löcher auf der Platine).

Komponenten in DIP-Gehäusen sind normalerweise mit einer Anzahl von Stiften von 8 bis 64 erhältlich. Der Abstand zwischen den Stiften beträgt 2,54 mm und der Reihenabstand beträgt 7,62, 10,16, 15,24 oder 22,86 mm.

Die Pin-Nummerierung beginnt oben links und geht gegen den Uhrzeigersinn. Die erste Schlussfolgerung befindet sich in der Nähe des Schlüssels - eine spezielle Aussparung oder eine kreisförmige Aussparung an einer der Kanten des Mikroschaltungsgehäuses.Wenn Sie die Markierung von oben betrachten und das Gehäuse des Mikroschaltkreises nach unten zeigt, erfolgt die erste Ausgabe immer von oben links, dann erfolgt die Zählung von links nach unten und dann von unten nach oben auf der rechten Seite.

SOIC

Rechteckiges Gehäuse von Mikroschaltungen für die Oberflächenmontage (planare Montage). Auf beiden Seiten des Chips befinden sich zwei Stiftreihen. Fast SOIC-Fälle belegen fast ein Drittel und manchmal halb so viel Platz wie DIP-Fälle auf Boards, und der SOIC-Fall ist dreimal dünner als DIPs.

Die Nummerierung der Schlussfolgerungen beginnt, wenn Sie den Chip von oben betrachten, oben links neben dem Schlüssel in Form einer runden Aussparung und verläuft dann gegen den Uhrzeigersinn. Die Gehäuse werden gemäß der Anzahl der Stifte mit SO8, SO14 usw. bezeichnet: 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32 und 54. Der Abstand zwischen den Stiften beträgt 1,27 mm. Fast alle modernen DIP-Mikroschaltungen verfügen heute über Analoga für die planare Montage in SOIC-Gehäusen.

PLCC (CLCC)

PLCC - Kunststoff und СLCC - Keramik planare Gehäuse von quadratischer Form mit Kontakten entlang der Kanten an vier Seiten. Dieses Gehäuse ist zum Löten durch oberflächliche (planare) Montage auf einer Platine oder zum Einbau in eine spezielle Platte (häufig als "Krippe" bezeichnet) vorgesehen.

Derzeit sind Flash-Speicherchips im PLCC-Paket, die als BIOS-Chips auf Motherboards verwendet werden, weit verbreitet. Bei Bedarf kann ein Kühler wie bei einem SOIC problemlos in einem Mikrokreis installiert werden. Der Abstand zwischen den Beinen beträgt 1,27 mm. Die Anzahl der Schlussfolgerungen von 20 bis 84.

TQFP

TQFP ist ein dünnes, quadratisches, oberflächenmontiertes Mikroschaltungsgehäuse, das PLCC ähnelt. Es hat eine geringere Dicke (nur 1 mm) und eine Standardstiftgröße (2 mm).

Die mögliche Anzahl von Schlussfolgerungen liegt zwischen 32 und 176 bei einer Größe einer Seite des Gehäuses von 5 bis 20 Millimetern. Kupferleitungen werden in Schritten von 0,4, 0,5, 0,65, 0,8 und 1 Millimeter verwendet. Mit TQFP können Sie Probleme lösen, z. B. die Dichte von Bauteilen auf Leiterplatten erhöhen, die Größe des Substrats verringern und die Dicke der Gehäuse von Geräten verringern.

Siehe auch: Wie funktionieren integrierte Schaltkreise?