Введение в цифровые интегральные схемы

Цифровой схемы - это схемы, работающие с сигналами, ограниченными крайними пределами нуля и некоторой полной суммы. Это контрастирует с аналогом схемы, в которых сигналы могут непрерывно изменяться в пределах, налагаемых напряжением источника питания и сопротивлением схем. Эти схемы находят применение в логических операциях «истина / ложь» и цифровых вычислениях.

В схемах в этой главе используется IC . , или интегральная схема , компоненты. Такие компоненты на самом деле представляют собой сети взаимосвязанных компонентов, изготовленных на одной пластине из полупроводникового материала.

Интегральные схемы, обеспечивающие множество предварительно спроектированных функций, доступны по очень низкой цене, одинаково полезны как студентам, любителям, так и профессиональным разработчикам схем. Большинство интегральных схем обеспечивают те же функциональные возможности, что и «дискретные» полупроводниковые схемы, при более высоком уровне надежности и за небольшую часть стоимости.

В схемах в этой главе в основном используется CMOS . Технология, поскольку такая форма конструкции ИС позволяет использовать широкий диапазон напряжений источника питания при сохранении в целом низкого уровня энергопотребления.

Хотя схемы КМОП чувствительны к повреждению статическим электричеством (высокое напряжение пробьет изолирующие барьеры в полевых МОП-транзисторах), современные КМОП-микросхемы гораздо более устойчивы к электростатическому разряду, чем КМОП-микросхемы прошлого, что снижает риск отказа микросхемы из-за неправильного обращения. .

Правильное обращение с CMOS включает использование антистатической пены для хранения и транспортировки ИС, а также меры по предотвращению накопления статического заряда на вашем теле (использование заземляющего браслета или частое прикосновение к заземленному объекту).>

Цепи с использованием TTL Технология требует регулируемого напряжения источника питания 5 вольт и не допускает каких-либо существенных отклонений от этого уровня напряжения. Любые схемы TTL в этой главе будут иметь соответствующую маркировку, и ожидается, что вы осознаете их уникальные требования к источнику питания.

При создании цифровых схем с использованием «микросхем» интегральных схем настоятельно рекомендуется использовать макетную плату с разъемами «шины» источника питания по всей длине.

Это наборы отверстий в макетной плате, которые электрически являются общими по всей длине платы. Подключите один к положительной клемме батареи, а другой к отрицательной клемме, и питание постоянного тока будет доступно в любой области макета через соединение через короткие перемычки:

При таком большом количестве этих интегральных схем, имеющих клеммы «сброса», «включения» и «отключения», необходимо поддерживать в «высоком» или «низком» состоянии, не говоря уже о V _DD (или V _CC ) и заземляющие клеммы питания, которые требуют подключения к источнику питания, поскольку обе клеммы источника питания доступны для подключения в любой точке по длине платы, что очень полезно.

На большинстве макетных плат, которые я видел, есть эти отверстия для «шины» источника питания, но у некоторых их нет. До этого момента я иллюстрировал схемы на макетной плате без этой функции, просто чтобы показать, что это не является абсолютно необходимым.

Однако цифровые схемы, похоже, требуют большего количества подключений к источнику питания, чем другие типы макетных схем, что делает эту функцию больше, чем просто удобство.