Введение в цифровые интегральные схемы
Глава 7 - Цифровые интегральные схемы
Цифровые схемы представляют собой схемы, имеющие отношение к сигналам, ограниченным предельными пределами нуля и некоторой полной суммой. Это контрастирует с аналоговыми схемами, в которых сигналы могут непрерывно меняться между пределами, налагаемыми напряжением питания и сопротивлением цепи. Эти схемы находят применение в «истинных / ложных» логических операциях и цифровых вычислениях.
В схемах этой главы используются интегральные или интегральные схемы. Такие компоненты фактически являются сетями взаимосвязанных компонентов, изготовленных на одной пластине полупроводникового материала. Интегрированные схемы, обеспечивающие множество предварительно сконструированных функций, доступны по очень низкой цене, принося пользу студентам, любителям и профессиональным дизайнерам. Большинство интегральных схем обеспечивают те же функции, что и «дискретные» полупроводниковые схемы с более высокими уровнями надежности и на долю стоимости.
Схемы в этой главе будут в основном использовать технологию CMOS, так как эта форма конструкции ИС позволяет использовать широкий диапазон напряжения питания, поддерживая в целом низкие уровни потребления энергии. Хотя CMOS-схема подвержена повреждению от статического электричества (высокие напряжения будут проколовать изоляционные барьеры в транзисторах MOSFET), современные CMOS-микросхемы гораздо более терпимы к электростатическому разряду, чем к CMOS-микросхемам прошлого, что снижает риск отказа чипа при неправильном обращении, Правильная обработка CMOS предполагает использование антистатической пены для хранения и транспортировки IC, а также меры по предотвращению наращивания статического заряда на вашем теле (использование заземляющего браслета или часто касание заземленного объекта).
Для схем, использующих технологию TTL, требуется регулируемое напряжение питания 5 вольт и не будет допускать существенного отклонения от этого уровня напряжения. Любые схемы TTL в этой главе будут надлежащим образом обозначены как таковые, и ожидается, что вы поймете ее уникальные требования к электропитанию.
При построении цифровых схем с использованием микросхем интегральных схем настоятельно рекомендуется использовать макет с подключением «рельсовые» напряжения питания по длине. Это наборы отверстий в макете, которые являются электрически распространенными по всей длине доски. Подключите один к положительной клемме аккумулятора, а другой - к отрицательной клемме, и питание постоянного тока будет доступно для любой области макета через соединение через короткие провода перемычек:
Когда так много из этих интегральных схем имеют терминалы «перезагрузки», «включения» и «выключения», которые необходимо поддерживать в «высоком» или «низком» состоянии, не говоря уже о V DD (или V CC) и мощности заземления терминалы, которые требуют подключения к источнику питания, очень полезны оба терминала источника питания, которые легко доступны для подключения в любой точке вдоль длины платы.
Большинство макетов, которые я видел, имеют эти «рельсовые» отверстия питания, но некоторые нет. До этого момента я иллюстрировал схемы, используя макет, лишенный этой функции, просто чтобы показать, как это не совсем необходимо. Тем не менее, цифровые схемы, похоже, требуют больше соединений с источником питания, чем другие типы макетов, что делает эту функцию более чем просто удобной.