Ολοκληρωμένα Κυκλώματα: Τύποι και Περιγραφές

Για να κάνετε οποιαδήποτε λίγο πολύ περίπλοκη εργασίαηλεκτρονικά, συνήθως χρειάζονται πολλά μέρη. Όταν υπάρχουν πολλά από αυτά, μπορούν να "συνδυαστούν", ας πούμε, σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Τι είναι? Πώς ταξινομούνται; Πώς κατασκευάζονται και ποια σήματα μεταδίδονται;

Τι είναι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα λογικής (IC)

Στην πραγματικότητα, είναι μια μικροηλεκτρονική συσκευή πουβασίζεται σε έναν κρύσταλλο αυθαίρετης πολυπλοκότητας, ο οποίος είναι κατασκευασμένος σε μεμβράνη ημιαγωγών ή γκοφρέτα. Ταιριάζει σε μια μη διαχωρίσιμη θήκη (αν και μπορεί να το κάνει χωρίς αυτό, αλλά μόνο όταν είναι μέρος της μικροσυναρμολόγησης). Το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1968. Αυτό έγινε ένα είδος ανακάλυψης στη βιομηχανία, αν και η παρεχόμενη συσκευή δεν αντιστοιχούσε πολύ στις σύγχρονες ιδέες όσον αφορά τις παραμέτρους της. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα κατασκευάζονται ως επί το πλείστον για τοποθέτηση στην επιφάνεια. Συχνά, το IC νοείται ως ένα κρύσταλλο ή ταινία. Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα σε γκοφρέτα πυριτίου. Έτυχε η εφαρμογή του στη βιομηχανία να έχει πολλά πλεονεκτήματα, για παράδειγμα, την αποτελεσματικότητα της μετάδοσης σήματος.

Επίπεδα σχεδίασης

Αυτές οι συσκευές είναι πολύπλοκεςόμορφα εμφανισμένο. Τώρα δημιουργούνται χρησιμοποιώντας ειδικά συστήματα CAD που αυτοματοποιούν και επιταχύνουν σημαντικά τις διαδικασίες παραγωγής. Έτσι, κατά το σχεδιασμό, επεξεργάζονται τα ακόλουθα:

1. Επίπεδο λογικής (μετατροπείς, ΚΑΙ-ΟΧΙ,--ΟΧΙ και τα παρόμοια).
2. Σύστημα και κυκλώματα (ενεργοποιούνται, ενεργοποιούνται, scramblers, ALU, συγκριτές κ.λπ.).
3. Ηλεκτρικά (πυκνωτές, τρανζίστορ, αντιστάσεις και παρόμοιες συσκευές).
4. Τοπολογικό επίπεδο - φωτομάσκες για παραγωγή.
5. Φυσικό - πώς ένα τρανζίστορ (ή μια μικρή ομάδα) εφαρμόζεται σε ένα τσιπ.
6. Λογισμικό - δημιουργούνται οδηγίες για μικροελεγκτές, μικροεπεξεργαστές και FPGA. Ένα μοντέλο συμπεριφοράς αναπτύσσεται χρησιμοποιώντας ένα κάθετο σχήμα.

Ταξινόμηση

Μιλώντας για το πώς διακρίνονται τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, είναι αδύνατο να επιλεγεί μόνο μία παράμετρος του τύπου πολυπλοκότητας της εν λόγω τεχνολογίας. Ως εκ τούτου, στο πλαίσιο του άρθρου, επιλέχθηκαν έως και τρεις.

Πτυχίο ένταξης

Έτσι, εδώ ο αριθμός των στοιχείων στον κρύσταλλο θεωρείται θεμελιώδης:

1. Μικρό ολοκληρωμένο κύκλωμα. Περιέχει λιγότερα από εκατό αντικείμενα.
2. Μεσαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Ο αριθμός των στοιχείων κυμαίνεται από εκατό / χίλια.
3. Μεγάλο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Περιέχει από χίλια έως 10.000 αντικείμενα.
4. Ενσωματωμένο κύκλωμα μεγάλης κλίμακας. Έχουν πάνω από δέκα χιλιάδες στοιχεία.

Συνήθως, ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιείται συχνά για οικιακές συσκευές. Άλλες κατηγορίες χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως:

1. Ενσωματωμένο κύκλωμα εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας. Περιλάμβανε εκείνα τα δείγματα που θα μπορούσαν να καυχηθούν για τον αριθμό των στοιχείων που κυμαίνονται από 1 εκατομμύριο έως 1 δισεκατομμύριο.
2. Gig Large Integrated Circuit. Αυτό περιελάμβανε δείγματα με περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο στοιχεία.

Αλλά δεν εφαρμόζονται αυτήν τη στιγμή.Και όλα τα δείγματα που παλαιότερα αναφέρονταν ως UBIS και GBIS τώρα περνούν ως VLSI. Γενικά, αυτό επέτρεψε σημαντική εξοικονόμηση στον αριθμό των ομάδων, καθώς οι δύο τελευταίοι τύποι χρησιμοποιούνται συνήθως ειδικά σε μεγάλα ερευνητικά κέντρα όπου λειτουργούν συστήματα υπολογιστών, η ισχύς των οποίων μετριέται σε δεκάδες και εκατοντάδες terabyte.

Τεχνολογία κατασκευής

Λόγω των διαφορετικών δυνατοτήτων κατασκευής, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ταξινομούνται επίσης ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους και από τι:

1. Ημιαγωγός.Σε αυτά, όλα τα στοιχεία και οι συνδέσεις γίνονται στον ίδιο κρύσταλλο ημιαγωγών. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ημιαγωγών χρησιμοποιούν υλικά όπως πυρίτιο, γερμάνιο, αρσενίδιο γαλλίου και οξείδιο του άφνιο.

2. Ταινία. Όλα τα στοιχεία και οι συνδέσεις γίνονται σαν ταινίες:

- Χοντρή ταινία.

- Λεπτή ταινία.

3. Υβριδικό.Διαθέτει μη συσκευασμένες διόδους, τρανζίστορ ή άλλα ενεργά ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Τα παθητικά (όπως αντιστάσεις, επαγωγείς, πυκνωτές) τοποθετούνται σε ένα κοινό κεραμικό υπόστρωμα. Όλα χωρούν σε ένα σφραγισμένο περίβλημα.

4. Μικτή. Δεν υπάρχει μόνο ένας κρύσταλλος ημιαγωγών, αλλά και παθητικά στοιχεία λεπτής μεμβράνης (ή παχιάς μεμβράνης) που τοποθετούνται στην επιφάνειά του.

Τύπος επεξεργασμένου σήματος

Και ο τρίτος και πιο πρόσφατος τύπος βασίζεται σε αυτό που σηματοδοτεί τις διαδικασίες του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Αυτοί είναι:

1. Αναλογικό. Εδώ τα σήματα εισόδου και εξόδου αλλάζουν σύμφωνα με το νόμο μιας συνεχούς λειτουργίας. Μπορούν να κυμαίνονται από αρνητική έως θετική τάση τροφοδοσίας.
2. Ψηφιακό.Εδώ, κάθε σήμα εισόδου ή εξόδου μπορεί να έχει δύο τιμές: λογική μία ή μηδέν. Κάθε ένα από αυτά έχει το δικό του προκαθορισμένο επίπεδο τάσης. Έτσι, μικροκυκλώματα τύπου TTL, το εύρος 0-0,4V εκτιμάται στο μηδέν και 2,4-5V ανά μονάδα. Μπορεί να υπάρχουν και άλλα τμήματα, όλα εξαρτώνται από το συγκεκριμένο δείγμα.
3. Αναλογικό-ψηφιακό. Συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα και τα χαρακτηριστικά των προηγούμενων δειγμάτων. Για παράδειγμα, μπορεί να περιέχουν ενισχυτές σήματος και μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό.

Νομικές ιδιαιτερότητες

Τι λέγεται για τα ολοκληρωμένα κυκλώματα στονομοθεσία? Στη χώρα μας, παρέχουμε νομική προστασία για τις τοπολογίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Με αυτό εννοείται η γεωμετρική-χωρική διάταξη ενός ορισμένου συνόλου συγκεκριμένων στοιχείων και συνδέσεων μεταξύ τους που στερεώνονται σε έναν συγκεκριμένο φορέα υλικού (σύμφωνα με το άρθρο 1448 του Αστικού Κώδικα της Ρωσικής Ομοσπονδίας). Ο συγγραφέας της τοπολογίας έχει τα ακόλουθα πνευματικά δικαιώματα στην εφεύρεσή του:

1. Πνευματική ιδιοκτησία.
2. Αποκλειστικό δικαίωμα.

Επιπλέον, ο συγγραφέας της τοπολογίας μπορεί να κατέχει καιάλλες προτιμήσεις, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας λήψης αμοιβής για τη χρήση της. Το αποκλειστικό δικαίωμα ισχύει για δέκα χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο εφευρέτης ή το άτομο στο οποίο έχει εκχωρηθεί αυτή η κατάσταση, μπορεί να καταχωρήσει την τοπολογία στην κατάλληλη υπηρεσία πνευματικής ιδιοκτησίας και διπλώματος ευρεσιτεχνίας.

Συμπέρασμα

Αυτό είναι όλο!Εάν επιθυμείτε να συναρμολογήσετε το δικό σας σχέδιο, δεν έχετε παρά να του ευχηθείτε επιτυχία. Αλλά ταυτόχρονα θα ήθελα να επιστήσω την προσοχή σας σε ένα χαρακτηριστικό. Εάν υπάρχει η επιθυμία συναρμολόγησης ενός μικροκυκλώματος, τότε είναι απαραίτητο να προετοιμαστείτε διεξοδικά για αυτή τη διαδικασία. Το γεγονός είναι ότι η δημιουργία του απαιτεί εξαιρετική καθαριότητα σε επίπεδο χειρουργικού χειρουργείου, επιπλέον, λόγω της μικρής λεπτομέρειας, δεν θα λειτουργήσει με κανονικό τρόπο - όλες οι ενέργειες εκτελούνται από μηχανές Ε Επομένως, μόνο κυκλώματα μπορούν να δημιουργηθούν στο σπίτι. Εάν το επιθυμείτε, μπορείτε να αγοράσετε βιομηχανικές εξελίξεις που θα προσφερθούν στην αγορά, αλλά είναι καλύτερα να αφήσετε την ιδέα να τις φτιάξετε στο σπίτι χωρίς σημαντικά οικονομικά.