Cyfrowe ukÅady scalone
Cyfrowe ukÅady scalone
Cyfrowe ukÅady scalone
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>technologie i rodziny
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>bipolarnePierwsze rodziny scalonych układów cyfrowych należały do grupybipolarnych. Większość z nich wyszła już z użycia:●RTL (Resistor-Transistor-Logic)●DTL (Diode-Transistor-Logic)●ECL (Emitter-Coupled-Logic; szybkie)●TTL...
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>bipolarne TTLBipolarne układy cyfrowe TTL (choć w pierwotnej wersji już wyszły z użycia)wywarły ogromny wpływ na standardy elektroniki cyfrowej.Posiadają wiele wersji:●TTL (Transistor-Transistor-Logic; przestarzała)●TTL - H (High speed TTL; przestarzała)●TTL - L (Low power TTL; przestarzała)●TTL - S (Shottky TTL; przestarzała)●TTL - LS (Low power Shottky TTL; wychodzi z użycia)●TTL - ALS (Advanced Low power Shottky TTL)●TTL - AS (Advanced Shottky TTL)●TTL - F (Fast TTL)
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>bipolarne TTLLSBramka NAND z rodziny TTL-LS
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>technologie MOS●PMOS (pierwsze - najłatwiejsze w produkcji, niewygodne zasilanie)●NMOS (lepsze, stosowane do dziś w układach dużej skali integracji)●CMOS (z użyciem tranzystorów komplementarnych, podstawawspółczesnej techniki cyfrowej)●Bi-CMOS (Bi-MOS)
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>CMOSBramka NAND z rodziny CMOS CD4000
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>BiCMOSStruktura tranzystorów w technologii Bi-CMOS
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>producenci
<strong>Cyfrowe</strong> układy <strong>scalone</strong>skala integracji
Podział układów scalonychze względu na stopień scalenia●małej skali integracji (SSI – small scale of integration)●średniej skali integracji (MSI – medium scale of integration)●dużej skali integracji (LSI – large scale of integration)●wielkiej skali integracji (VLSI – very large scale of integration)●ultrawielkiej skali integracji (ULSI – ultra large scale of integration)
Skala integracjiSSI bramki, przerzutnikiUkłady przerzutników typu Dwyzwalanych zboczemPodstawowy układ bramki ANDserii CMOS 4000
Skala integracjiMSI liczniki, multipleksery, komparatory, kodery...Licznik binarnyo 16 stanach
Skala integracjiMSIukłady programowanePrzykład kombinacyjnegoukładu programowanegoPAL 16L8
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSImikroprocesory* Jednostka centralna komputera (zwana też procesorem) cykliczniewykonuje instrukcje zawarte w programie.* Lista instrukcji dla danego procesora jest z góry określona.* Jednostka centralna jest synchronicznym i sekwencyjnym układemcyfrowym.Mikroprocesor to nic innego, jak procesor zbudowany w postaciukładu <strong>scalone</strong>go
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSImikroprocesory
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSImikrokontroleryMikrokontroler to “cały komputer w kawałku krzemu”, zoptymalizowanypod kątem sterowania różnorakimi urządzeniami. Typowy mikrokontrolerzawiera praktycznie wszystko, co mu jest potrzebne do pracy- tym różni się od zwykłego mikroprocesora.
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSIpamięci tylko do odczytuZawartość pamięci nie zanika wraz z wyłączeniem zasilaniaZ pamięci można czytać, ale nie można do niej zapisywać danych. Umieszczeniedanych wymaga specjalnego procesu – programowania.* ROM (Read Only Memory) – programowanie następuje w procesieprodukcyjnym mikrokontrolera.* EPROM (Erasable Programmable ROM) – można kasować dotychczasowązawartość promieniowaniem UV i programować za pomocą specjalnegourządzenia.*...
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSIpamięci tylko do odczytuZawartość pamięci nie zanika wraz z wyłączeniem zasilaniaZ pamięci można czytać, ale nie można do niej zapisywać danych. Umieszczeniedanych wymaga specjalnego procesu – programowania.* ...* OTP (One Time Programmable) – można jednorazowo programować za pomocąspecjalnego urządzenia.* FLASH (Bulk Erasable NonVolatile Memory) – możliwe jest wielokrotneelektryczne wymazanie zawartości i programowanie, często bezpośrednio wsystemie (ISP – In System Programmable)
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSIpamięci o dostępie swobodnym (RAM)Zawartość pamięci zanika wraz z wyłączeniem zasilaniaZ pamięci można zarówno czytać, jak i pisać do niej dane. Niekiedy tworzy sięspecjalne konstrukcje podtrzymujące jej zawartość przy wyłączeniu zasilaniaurządzenia.* SRAM (Static Random Access Memory) – pamięci RAM statyczne. Krótkieczasy dostępu, proste w obsłudze przez CPU, drogie.* DRAM (Dynamic Random Access Memory) – wymagają przeprowadzaniaw określonych odstępach czasu pewnych operacji na pamięci (odświeżanie),w przeciwnym wypadku dane zanikają. Charakteryzują się dużymipojemnościami, są tanie.
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSIukłady programowalne(CPLD)CPLD (Complex Programmable Logic Device) – zawierają od kilka kilkanaścietysięcy bramek logicznych. Ich programowanie polega na definiowaniupołączeń między nimi.
Skala integracjiLSI, VLSI, ULSIukłady programowalne(FPGA)FPGA (Field Programmable Gate Array) – zawierają od dziesiątek tysięcy domilionów bramek logicznych. Ich programowanie polega na definiowaniupołączeń między nimi. Zdefiniowano do tego celu specjalne języki i narzędzia.
Bibliografia●Witold J. Stepowicz, Elementy półprzewodnikowe i układy <strong>scalone</strong>, Wydawnictwo PG, Gdańsk 1995.●Michał Polowczyk, Eugeniusz Klugmann, Przyrządy półprzewodnikowe, Wydawnictwo PG, Gdańsk 2001.●Ben G. Streetman, Przyrządy półprzewodnikowe. Podstawy fizyczne..., WNTDodatkowe źródła ilustracji wykorzystanych w prezentacji:●http://commons.wikimedia.org/●http://www.williamsonlabs.com/●http://www.ti.com/●http://www.altera.com/
Change language