Большое разнообразие современных цифровых логических схем можно разделить:
1. В зависимости от схемотехники логического элемента (ЛЭ) (типа логики):
- на схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ);
- транзисторно-транзисторной логики с диодами Шотки (ТТЛШ);
- эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ);
- с комплементарными МОП-транзисторами (КМОП)
2. По принципу построения активного элемента:
- на биполярные;
- полевые
3. По способу передачи информации:
- на синхронные;
- асинхронные
4. По типу информационных сигналов:
- на потенциальные;
- импульсные;
- импульсно-потенциальные.
В последние годы получило развитие новое направление — схемы на основе арсенида галлия.
Для удобства разработчиков аппаратуры по технологическим, схемотехническим и конструктивным признакам цифровые интегральные микросхемы (ИМС) выпускаются сериями. Серия - это совокупность ИМС различного функционального назначения, имеющих общие электрические и эксплуатационные характеристики, выполненных по единой технологии и объединенных одним конструктивным решением (видом корпуса).
|
|
Функционально полная серия обычно содержит в своем составе несколько десятков типов ИМС, выполняющих различные логические и арифметические операции и представляющих собой как простые (комбинационные) логические элементы И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ, так и целые узлы и блоки аппаратуры (регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы, арифметическо-логические устройства (АЛУ), схемы сравнения и др.).
Степень интеграции цифровых схем определяется как
i = log N,
где N - число элементов на кристалле. В зависимости от i (исоответственно N) микросхемы делятся на простые интегральные схемы, средней степени интеграции (СИС), большие ИС (БИС) и сверхбольшие ИС (СБИС).
Таблица 5.1 – Классификация микросхем в зависимости от количества элементов.
Число элементов на кристалле | |
ИС | До 100 |
СИС | 100 … 1000 |
БИС | 1000 … 10 000 |
СБИС | Более 10 000 |
По функциональному назначению цифровые микросхемы разделяются на подгруппы (ЛЭ, триггеры, сумматоры и т. д.) и виды внутри подгрупп (триггеры: счетные, универсальные, Шмитта и т. д.). Условные обозначения подгрупп и видов цифровых микросхем приведены ниже.
Формирователи:
АА Адресных токов (формирователи напряжения или токов)
АГ Импульсов прямоугольной формы
АП Прочие
АР Разрядных токов (формирователи напряжения или токов)
АФ Импульсов специальной формы
Схемы вычислительных средств
ВА Схемы сопряжения с магистралью
ВГ Контроллеры
ВЖ Специализированные схемы
Генераторы
ГГ Прямоугольных импульсов
ГФ Сигналов специальной формы
|
|
Схемы цифровых устройств
ИА АЛУ
ИВ Шифраторы
ИД Дешифраторы
ИЕ Счётчики
ИК Комбинированные схемы
ИЛ Полусумматоры
ИМ Сумматоры
ИП Прочие
ИР Регистры
Коммутаторы и ключи
КН Напряжения
КП Прочие
КТ Тока
Логические элементы
ЛА И-НЕ
ЛБ И-НЕ – ИЛИ-НЕ
ЛД Расширители
ЛЕ ИЛИ-НЕ
ЛИ И
ЛК И-ИЛИ-НЕ – И-ИЛИ
ЛЛ ИЛИ
ЛМ ИЛИ-НЕ – ИЛИ
ЛН НЕ
ЛП Прочие
ЛР И-ИЛИ-НЕ
ЛС И-ИЛИ
Преобразовательные схемы
ПП Прочие
ПР Код - Код
ПУ Уровни (согласователи)
ПЦ Делители частоты (цифровые)
Схемы запоминающих устройств
РЕ Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, масочные)
РМ Матрицы оперативных запоминающих устройств (ОЗУ)
РП Прочие
РР ПЗУ с возможностью многократного программирования
РТ ПЗУ с возможностью однократного программирования
РУ ОЗУ
РФ ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием и электрической записью информации
Схемы сравнения
СК Амплитудные (уровни сигнала)
СВ По времени
СП Прочие
Триггеры
ТВ Универсальные (J – K)
ТД Динамические
ТК Комбинированные (D - T, R–S–T, и др.)
ТЛ Шмитта
ТМ С задержкой (D)
ТП Прочие
ТР С раздельным запуском (R–S)
ТТ Счётные (Т)
Многофункциональные схемы
ХК Комбинированные
ХЛ Цифровые
ХП Прочие
Отечественной промышленностью выпускается достаточно большое число серий цифровых микросхем, предназначенных для построения ЭВМ, контрольно-измерительной, аппаратуры для связи и других видов радиоэлектронных устройств.
Общие сведения о микросхеме указаны в ее условном обозначении. Для характеристики материала и типа корпуса перед цифровым обозначением серии добавляется буквы: Б — бескорпусные; И, С — стеклокерамический корпус; М — металлокерамический корпус; Н — микрокорпус; Р — пластмассовый корпус. Для микросхем широкого применения в начале обозначения серии добавляется буква К.
Итак, ИС КР1533ЛА8 означает, что микросхема предназначена для широкого использования (К), выполнена в пластмассовом корпусе (Р), имеет номер серии 1533, относится к логической подгруппе (Л), по функциональному назначению является элементом И — НЕ (А) и имеет порядковый номер разработки микросхемы в данной серии 8.
Развитие цифровых микросхем идет по следующим направлениям:
- микромощные на основе КМОП-структур (561, К561, 564, К564, 564В, Н564, КР1554, КР1561, К1564);
- среднего быстродействия ТТЛ-логики (133, КМ 133, К155, КМ155);
- маломощные на основе ТТЛ-, ТТЛШ-логики (134, КР134, 533, КМ533, К555, КМ555, КР1533);
- быстродействующие на основе ТТЛ-, ТТЛШ-логики (К130, К131, КМ131, Н530, 530, М530, КР531, КР1531);
- высокого быстродействия на основе ЭСЛ-логики (100, К100, 500, К500, 1500, К1500);,
- сверхвысокого быстродействия на основе арсенида галлия (К.6500).
В зависимости от требований, предъявляемых к аппаратуре, можно использовать различные серии микросхем. В радиоэлектронной аппаратуре с повышенными требованиями по быстродействию находят применение ИС 100, К500, К1500, с жесткими требованиями по потребляемой мощности при относительно невысоком быстродействии - ИС К561, К564, а быстродействующую аппаратуру с малой потребляемой мощностью позволяют создавать ИС 533, КМ533, К555, КР1533, КР1531.