Серией микросхем называют группу микросхем, выполненных по одинаковой или близкой технологии, имеющих сходные технические характеристики и предназначенные для совместной работы в составе цифровой аппаратуры.
Условное обозначение логической микросхемы состоит из следующих элементов: 1) буквы, в большой степени характеризующие стойкость микросхемы к воздействию окружающей среды и связанный с этим тип корпуса (отсутствие буквы рассматривается как своего рода «нулевая буква»); 2) трёх или четырёх цифр, обозначающих номер серии; 3) двух букв, характеризующих выполняемую функцию; 4) одной или двух цифр, обозначающих тип микросхемы внутри функциональной группы; 5) буквы, характеризующие возможные вариации значений некоторых параметров. Чаще всего этой буквы не бывает.
Пример: К555ЛА2 - микросхема серии К555, выполняющая функцию И-НЕ, второго типа (в серии К555 этот тип имеет 8 входов).
Микросхемы заключены в стандартные корпуса, в основном с двумя типами выводов:
1) перпендикулярными плоскости корпуса, с шагом 2,5 мм, которые вставляются в отверстия монтажной платы и распаиваются на стороне платы, противоположной корпусу. Такие корпуса называют корпусами типа DIP (D ual I n line P ackage - корпус с двумя рядами выводов). В корпуса DIP чаще всего заключаются микросхемы широкого применения, имеющие перед номером серии буквы К, КМ или КР.
2) плоскими (планарными), которые накладываются на плату и распаиваются на той же её стороне, где находится и сам корпус; шаг выводов 1,25 мм. В таких корпусах обычно выпускаются серии специального применения без буквы перед номером.
Габариты микросхемы определяет не кристалл кремния, а выводы из корпуса. Поэтому если элементы простые, то в корпусе размещают несколько одинаковых элементов.
Простые ЛЭ обычно размещают в корпусах DIP14 с 14 выводами, из которых один вывод - это питание и один вывод - общий провод всех логических входов, выходов и питания, кратко называемый общий или, менее строго - земля. Оставшиеся 12 выводов - логические.
Примеры состава корпусов: 6 х НЕ - шесть инверторов (Заняты все 12 выводов); 4 х 2И- четыре двухвходовых элемента И (заняты все выводы); 2 х 4И-НЕ - два четырёхвходовых элемента И-НЕ (не использованы два вывода). Более сложные логические узлы размещают в корпусах с 16, 24 и большим числом выводов.
В настоящее время наиболее распространены две технологии изготовления ЛЭ: ТТЛ и КМОП.
Для технологии ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики) самыми удобными для изготовления являются элементы И-НЕ.
Элементы ТТЛ, а тем более их модификация с диодами Шоттки - ТТЛШ, имеют хорошее быстродействие, удовлетворительные электрические и эксплуатационные характеристики. Серии ТТЛ и ТТЛШ - наиболее распространённые и популярные у разработчиков цифровых устройств.
Комплементарные (взаимно дополняющие) МОП (метал-окисел-полупроводник) - структуры, построенные на основе МОП-транзисторов с различным типом проводимости. Элементы КМОП исключительно экономны по потребляемой мощности, что является их основным достоинством. Они способны работать в широком диапазоне напряжений питания (3-15 В), имеют высокую помехоустойчивость. Недостатком их является пока ещё меньшее, чем у ТТЛ быстродействие. КМОП микросхемы нуждаются в более бережном обращении, чем другие микросхемы, т.к. из-за очень высокого входного сопротивления для них опасно статическое электричество.
В табл.2.1 приведены наборы микросхем отдельных ЛЭ, выпускаемых в рамках некоторых широко распространённых серий ТТЛ, ТТЛШ. КМОП. Из таблицы видно, что наиболее полно во всех сериях представлены элементы И-НЕ.
Таблица 2.1
Основные параметры | Технология. Серия | ||
и | ТТЛ | ТТЛШ | КМОП |
выполняемые функция | |||
К155 | К555 | К561 | |
Типовая средняя задержка, нС | |||
Типовая средняя Рпотр. одним ЛЭ в статике | 20 мВт | 4 мВт | 0,7 мкВт |
6×НЕ | ЛН1 | ЛН1 | ЛН1 |
4×2И-НЕ | ЛА3 | ЛА3 | ЛА7 |
3×3И-НЕ | ЛА4 | ЛА4 | ЛА9 |
8И-НЕ | ЛА2 | ЛА2 | - |
4×2И | ЛИ1 | ЛИ1 | - |
3×3И | - | ЛИ3 | - |
4×2ИЛИ | ЛЛ1 | ЛЛ1 | - |
4×2М2 | ЛП5 | ЛП5 | ЛП2 |
4×2ИЛИ-НЕ | ЛЕ1 | ЛЕ1 | ЛЕ5 |
2×2-2И-2ИЛИ-НЕ | ЛР1 | - | - |
2-2-2-3И-4ИЛИ-НЕ | ЛР3 | - | - |