Все современные микросхемы подразделяются на три типа: цифровые, аналоговые и аналого-цифровые, - в зависимости от того, с сигналами какого типа они работают. Сегодня мы поговорим о цифровых микросхемах, поскольку большинство микросхем в электронике — именно цифровые, они работают с цифровыми сигналами.
Цифровой сигнал имеет два стабильных уровня — логический ноль и логическая единица. У микросхем выполненных по разным технологиям уровни логических нуля и единицы различаются.
Внутри цифровых микросхем могут находиться различные элементы, названия которых известны любому электронщику: ОЗУ, ПЗУ, компаратор, сумматор, мультиплексор, дешифратор, шифратор, счетчик, триггер, различные логические элементы и т. д.
На сегодняшний день более всего распространены цифровые микросхемы технологий ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) и КМОП (комплиментарный металл-оксид-полупроводник).
У микросхем технологии ТТЛ уровень нуля равен 0,4В, а уровень единицы 2,4В. У микросхем технологии КМОП уровень нуля почти равен нулю, а уровень единицы — равен почти напряжению питания микросхемы. Нулевое напряжение у микросхемы КМОП получается путем подключения соответствующего вывода к общему проводу, а напряжение высокого уровня — подключением к шине питания.
В названии микросхемы указывается ее серия, отражающая тип технологии по которой изготовлена данная микросхема. Различные микросхемы имеют разную скорость работы, различаются по предельной частоте, по допустимому току выводов, энергопотреблению и т. д. Ниже приведена таблица, где представлены некоторые типы микросхем и их характеристики.
Характеристики популярных типов микросхем
Проектируя схему какого-нибудь электронного устройства, стараются использовать в первую очередь микросхемы одного типа логики, чтобы избежать несоответствия в уровнях цифровых сигналов (верхнего и нижнего уровней).
Выбор конкретной логики микросхемы осуществляют исходя из требуемой рабочей частоты, энергопотребления и других характеристик микросхемы, а также ее стоимости. Однако иногда не получается обойтись микросхемами одного типа, ведь одна часть проектируемой схемы может потребовать например более высокой скорости, свойственной микросхемам технологии ЭСЛ, а другая — низкого энергопотребления, свойственного КМОП-микросхемам.
В таких случаях разработчики порой вынужденно прибегают к использованию дополнительных преобразователей уровней, хотя часто удается обойтись и без них: выходной сигнал с микросхемы КМОП можно подать на вход ТТЛ, но подавать сигнал с микросхемы ТТЛ на микросхему КМОП не рекомендуется. Далее давайте рассмотрим наиболее популярные корпуса современных микросхем.
DIP
Классический, часто встречающийся на старых платах корпус прямоугольной формы с двумя рядами выводов. PDIP – пластиковый корпус, CDIP – керамический корпус. Керамика имеет близкий к полупроводниковому кристаллу коэффициент температурного расширения, поэтому CDIP – корпус более надежен и долговечен, особенно если микросхема используется в тяжелых климатических условиях.
В обозначении микросхемы указывается количество выводов: DIP8, DIP14, DIP16 и т. д. Микросхемы серии ТТЛ-логика 7400 имеет традиционный корпус DIP14. Данный корпус хорошо подходит как для автоматизированной, так и для ручной сборки при выводном монтаже (в отверстия на плате).
Компоненты в корпусах DIP выпускаются обычно с количеством выводов от 8 до 64. Шаг между выводами 2,54 мм, расстояние между рядами 7,62, 10,16, 15,24 или 22,86 мм.
Нумерация выводов начинается с верхнего левого и идет против часовой стрелки. Первый вывод находится возле ключа — специальной выемки либо круглого углубления на одном из краев корпуса микросхемы. Если смотреть сверху на маркировку, расположив корпус микросхемы выводами вниз, то первый вывод будет всегда сверху слева, далее счет идет по левой стороне вниз, затем по правой стороне снизу — вверх.
Полезная электроника своими руками, электронные самоделки в Telegram: Практическая электроника на каждый день
SOIC
Прямоугольный корпус микросхем для поверхностного (планарного) монтажа. Два ряда выводов расположены с двух сторон микросхемы. Практически корпуса SOIC занимают на платах почти на треть, а иногда и вдвое меньше места чем корпуса DIP, к тому же корпус SOIC втрое тоньше чем DIP.
Нумерация выводов, если смотреть на микросхему сверху, начинается слева сверху от ключа в виде круглого углубления, затем идет против часовой стрелки. Корпуса обозначаются SO8, SO14 и т. д., в соответствии с количеством выводов: 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32 и 54. Расстояние между выводами 1,27 мм. Почти все современные DIP-микросхемы имеют сегодня аналоги для планарного монтажа в корпусах SOIC.
PLCC (CLCC)
PLCC – пластиковый и СLCC — керамический планарные корпуса квадратной формы с контактами по краям с четырех сторон. Данный корпус предназначен для пайки поверхностным (планарным) монтажом на плату либо для установки в специальную панель (часто называемую «кроваткой»).
В настоящее время широкое распространение получили микросхемы флэш-памяти в корпусе PLCC, используемые в качестве микросхемы BIOS на системных платах. На микросхему при необходимости легко может быть установлен радиатор, как и на SOIC. Шаг между ножками 1,27 мм. Количество выводов от 20 до 84.
TQFP
TQFP — тонкий квадратный корпус микросхемы для поверхностного монтажа, схожий с PLCC. Отличается меньшей толщиной (всего 1 миллиметр) и имеет стандартный размер выводов (2 миллиметра).
Возможное количество выводов от 32 до 176 при размере одной стороны корпуса от 5 до 20 миллиметров. Используются медные выводы с шагом 0.4, 0.5, 0.65, 0.8 и 1 миллиметр. TQFP позволяет решить такие задачи, как увеличение плотности размещения компонентов на печатных платах, уменьшение размеров подложки, уменьшение толщины корпусов устройств.
Смотоите также: Как делают интегральные микросхемы
Андрей Повный
