Цифровые интегральные схемы

В предыдущем разделе рассматривались интегральные схемы (ИС), предназначенные для обработки аналоговых сигналов, т. е. сигналов, являющихся непрерывной функцией времени. Наряду с такими сигналами, широкое применение находят сигналы импульсной формы, когда кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой. Среди множества импульсных сигналов наибольшее распространение получили сигналы прямоугольной формы (рис. 3.1), которые принимают лишь два дискретных значенияU_mах и U_min. условно называемые логическим нулем и логической единицей. Как правило, логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения (обозначается ), а логической единице высокий уровень напряжения (обозначается ). Такие сигналы удобно использовать для кодирования информации в двоичном коде и поэтому их называют цифровыми. Разность напряжений логической единицы и логического нуля называют размахом сигнала или логическим перепадом U_л = – . Для четкого различия состояния «О» и «1» величина U_л должна быть достаточно большой.

Рис. 3.1

Устройства, работающие с цифровыми сигналами, имеют принципиальные отличия от аналоговых устройств, главное отличие заключается в возможности создания сложных устройств (например, ЭВМ) из большого числа сравнительно простых однотипных элементов, легко выполняемых методом интегральной технологии.

В основе цифровых схем лежат простейшие транзисторные ключи – аналоги металлических контактов, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями: разомкнутым и замкнутым. На базе простейших ключей строятся более сложные схемы: логические элементы, бистабильные ячейки, триггеры и т. д. Цифровые ИС применяются широко в вычислительной технике, устройствах дискретнои автоматики и в технике связи.