Цифровые интегральные схемы: типы и применения

Почти все электронные приборы, которые мы используем день за днем, такие как ноутбуки, мобильные телефоны, холодильники, телевизоры и компьютеры, все изготовлены с сложными или простыми схемами. Электронные цепи, которые мы используем, состоят из нескольких электронных и электрических компонентов, имеющих связи друг с другом. Такие связи достигаются путем соединения проводов для обеспечения потока электрического тока к конденсаторам, резисторам, транзисторам, диодам, катушкам индуктивности, диодам и т.д. Цепи классифицируются на несколько типов на основе конкретных критериев, таких как связи, производственный процесс, размер и использование сигналов. Эта статья фокусируется на сигнале, используемом в цепи, и далее сужает тему до вопросов, касающихся цифровых интегральных схем и их типов.

Что такое цифровая интегральная схема?

Так что такое цифровая интегральная схема? Коротко, цифровые интегральные схемы представляют или стоят за практическими сторонами цифровой электроники. Цифровые электронные цепи держат/обрабатывают стратегические или дискретные сигналы, такие как 0 и 1. Эти два разных состояния (логика 0 и логика 1) — низкий (логика 0) и высокий (логика 1). Цифровые интегральные схемы используют цифровые мультиплексоры, счетчики, логические гейты и триггеры, среди других.

Проектируются для принятия конкретного абсолютного значения напряжения (например, «истина или ложь» логическая операция) способом проектирования цифровых электронных цепей. Например, цифровые электронные цепи используют два состояния, известные как бинарная цепь. Эти бинарные цепи приходят с бинарными величинами «выкл» и «вкл», представляющими 1 (правда) и 0 (ложь). В отличие от других цепей, цифровые электронные цепи экономны и легко производить или проектировать.

Цифровые интегральные устройства работают только на нескольких состояниях или определенных уровнях, в отличие от широкого диапазона сигналов.

Цифровые интегральные устройства находят применение в огромном количестве электронных устройств, модемов, компьютерных сетей, частотных сетей и компьютеров.

Коротко, некоторые из стандартных фундаментальных блоков цифровых интегральных схем — логические гейты. В отличие от других типов цепей или каналов, цифровые интегральные схемы работают только на нескольких определенных уровнях амплитуд сигналов.

Серии цифровых интегральных схем

Существуют 7400-серия и 4000-серия интегральных схем. Подходящие примеры 7 серии включают следующее:

• 7400
• 7402
• 7404
• 7408
• 7432
• 7488

Типы 4 включают:

• 4001
• 4009
• 4011
• 4030
• 4071
• 4077
• 4081

Примеры серий интегральных схем

Существуют разные семейства цифровых интегральных схем. Когда речь идет о цифровых электронных цепях, семейство относится к устройствам, построенным с использованием комбинации нескольких автоматических гейтов. Семейство состоит из своих индивидуальных или автономных логических уровней и напряжения питания. Важно отметить, что разные серии цифровых интегральных схем имеют свои отличные преимущества и недостатки. Также внутри каждого семейства некоторые диапазоны напряжений могут быть либо низкими, либо высокими. Ниже список семейств/серий цифровых интегральных схем:

• Диодная логика

Когда речь идет о Диодной логике, реализация всей логики выполняется с использованием диодов и резисторов. В DL или логике диода, диод или основная цель — выполнять оператор «И» или «ИЛИ».

• Резисторно-транзисторная логика

Касательно резисторно-транзисторной логики (RTL), реализация всей логики достигается с использованием резисторов и транзисторов. Электроника резисторов не дорога, как остальные, и слишком проста для проектирования. Единственный недостаток в том, что RTL потребляют значительное количество мощности.

• Диодно-транзисторная логика

Когда речь идет о Диодно-транзисторной логике (DTL), реализация всей логики через транзисторы и диоды. DTL имеет пару преимуществ над другими резисторно-транзисторной логикой и диодной логикой. Например, его диоды могут эффективно выполнять операции ИЛИ и И с легкостью. Еще одно преимущество, связанное с DTL — факт, что его операция ИЛИ достижима с использованием диодов, в отличие от резисторов.

• Транзисторно-транзисторная логика

TTL или транзисторно-транзисторная логика имеет свои логические гейты, построенные вокруг транзисторов. Транзисторно-транзисторная логика использует биполярные транзисторы и имеет разные версии. Версии включают Шоттки TTL, High-speed TTL, Low power TTL и Standard TTL. Транзисторно-транзисторная логика — одна из самых быстрых доступных биполярных схем в настоящее время.

• Логика с эмиттерной связью

Здесь транзисторы не идут в глубокое насыщение, означая, что нет задержек хранения. Транзисторно-транзисторная логика находит применение в приложениях, касающихся высокоскоростного движения.

• Комплементарная металл-оксид-полупроводниковая логика

Комплементарная металл-оксид-полупроводниковая логика (CMOS) хорошо известна своим низким потреблением мощности, связанным с высоким fan-out. CMOS находит применение в нескольких приложениях и микропроцессорных технологиях. CMOS также одно из самых надежных логических семейств.

Как работают цифровые интегральные схемы

Цифровые интегральные схемы — маленькие электронные компоненты, принесшие драматические или незабываемые технологии в истории человечества. Также известные как полупроводниковый кристалл, цифровая интегральная схема значительно несет изменения по сравнению с промышленной революцией. Но как работают цифровые интегральные схемы? Цифровые интегральные схемы состоят из комбинации транзисторов, микропроцессоров и диодов. Все они играют свои разные роли, такие как хранение напряжения, управление потоком тока и предоставление памяти всей системе. Эти компоненты/устройства работают вместе в цифровой интегральной схеме для выполнения разных операций для эффективной операции или функциональности.

Как сделать свою цифровую интегральную схему легко?

Создание вашей цифровой схемы не трудный или хитрый процесс, который вы можете вообразить. Процесс/шаги производства цифровой интегральной схемы начинаются с существенного единственного кристалла кремния, сформированного как надежные трубы. Эти трубы также известны как вейферы. Вам понадобится отметить бисквиты на несколько идентичных прямоугольных или квадратных областей.

После этого вам придется создавать компоненты на каждом кристалле через легирование некоторых областей поверхности. Легирование достигается использованием разнообразия процессов. Один из самых распространенных методов известен как спуттеринг. Процесс спуттеринга включает обстрел ионами материала легирования кремниевого вейфера.

Есть другой процесс, известный как паровое осаждение. Паровое осаждение состоит из введения материала легирования в виде газа и после этого, позволяя ему конденсироваться для того, чтобы атомы примеси образовали тонкую пленку. Создание пленки происходит на поверхности кремниевых вейферов.

Цифровые интегральные схемы, прямо связанные с PCB Assembly

Печатная плата (ПП) — плата, соединяющая электронные компоненты с использованием площадок, проводящих трасс и других особенностей. Они могут быть двусторонними, односторонними или многослойными. С другой стороны, PCB Assembly (монтаж ПП) — плата, представленная после того, как все детали и компоненты припаяны и правильно установлены. PCB Assembly, состоящий из своих деталей и компонентов, легко выполняет автоматическую функцию, для которой он спроектирован.

Коротко, PCB Assembly — плата, представленная после того, как все детали и компоненты припаяны и правильно установлены. PCB Assembly — плата, которая выходит после печати и монтажа компонентов. Эти компоненты включают конденсаторы, трансформаторы и резисторы, чтобы назвать несколько. В процессе монтажа пустая плата ПП заполняется или набивается электронными компонентами с единственной целью создания функционирующего/работающего PCB Assembly.

Печатные платы (ПП) находят применение почти во всех электронных устройствах. Однако большинство ПП прямо связаны с монтажом цифровых интегральных схем. Цифровые интегральные схемы взаимосоединяют устройства/компоненты, такие как резисторы, транзисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Некоторые общие проблемы, меры предосторожности

Есть некоторые общие проблемы/проблемы, окружающие цифровые интегральные схемы. Во-первых, методология, используемая для их проектирования — резисторно-транзисторная логика (RTL), которая датируется 1980 годами. Эта технология прошла свой пик. Во-вторых, вопрос, касающийся мощности — еще одна проблема. Много людей не понимают вопросы, касающиеся мощности, так хорошо.

Цифровые интегральные схемы имеют многочисленные связи. Если все эти связи имеют одинаковое напряжение, потенциального ущерба не может произойти. Однако в случае, если одна из связей имеет другое напряжение/энергию от остальных, некоторый ущерб может произойти. Советуется быть очень осторожным касательно вопросов с напряжением. Однако вы можете защитить/экранировать их, обернув выводы вместе в алюминиевую фольгу или соединив их, чтобы стать единым куском.

Резюме

Цифровые интегральные схемы — прорыв в трудностях нашей повседневной жизни. Они отметили зарождение существенных факторов, таких как надежность и скорость. Большинство современных устройств, таких как мобильные телефоны и компьютеры, нуждаются в схемах для функционирования. Эти схемы нуждаются в миллионах и даже тысячах компонентов, и именно здесь цифровые интегральные схемы приходят на помощь.

По мере того как технологии продолжают эволюционировать, цифровые интегральные схемы становятся все более изощренными. Это причина, почему мобильные телефоны, ноутбуки и множество потребительской электроники становятся лучше и дешевле день за днем.