Классификация
Большое разнообразие современных цифровых логических схем можно разделить:
1. В зависимости от схемотехники логического элемента (ЛЭ) (типа логики):
- на схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ);
- транзисторно-транзисторной логики с диодами Шотки (ТТЛШ);
- эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ);
- с комплементарными МОП-транзисторами (КМОП)
2. По принципу построения активного элемента:
- на биполярные;
- полевые
3. По способу передачи информации:
- на синхронные;
- асинхронные
4. По типу информационных сигналов:
- на потенциальные;
- импульсные;
- импульсно-потенциальные.
В последние годы получило развитие новое направление — схемы на основе арсенида галлия.
Для удобства разработчиков аппаратуры по технологическим, схемотехническим и конструктивным признакам цифровые интегральные микросхемы (ИМС) выпускаются сериями. Серия - это совокупность ИМС различного функционального назначения, имеющих общие электрические и эксплуатационные характеристики, выполненных по единой технологии и объединенных одним конструктивным решением (видом корпуса).
Функционально полная серия обычно содержит в своем составе несколько десятков типов ИМС, выполняющих различные логические и арифметические операции и представляющих собой как простые (комбинационные) логические элементы И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ, так и целые узлы и блоки аппаратуры (регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы, арифметическо-логические устройства (АЛУ), схемы сравнения и др.).
Степень интеграции цифровых схем определяется как
i = log N,
где N - число элементов на кристалле. В зависимости от i (исоответственно N) микросхемы делятся на простые интегральные схемы, средней степени интеграции (СИС), большие ИС (БИС) и сверхбольшие ИС (СБИС).
Таблица 5.1 – Классификация микросхем в зависимости от количества элементов.
| Число элементов на кристалле | |
| ИС | До 100 |
| СИС | 100 … 1000 |
| БИС | 1000 … 10 000 |
| СБИС | Более 10 000 |
По функциональному назначению цифровые микросхемы разделяются на подгруппы (ЛЭ, триггеры, сумматоры и т. д.) и виды внутри подгрупп (триггеры: счетные, универсальные, Шмитта и т. д.). Условные обозначения подгрупп и видов цифровых микросхем приведены ниже.
Формирователи:
АА Адресных токов (формирователи напряжения или токов)
АГ Импульсов прямоугольной формы
АП Прочие
АР Разрядных токов (формирователи напряжения или токов)
АФ Импульсов специальной формы
Схемы вычислительных средств
ВА Схемы сопряжения с магистралью
ВГ Контроллеры
ВЖ Специализированные схемы
Генераторы
ГГ Прямоугольных импульсов
ГФ Сигналов специальной формы
Схемы цифровых устройств
ИА АЛУ
ИВ Шифраторы
ИД Дешифраторы
ИЕ Счётчики
ИК Комбинированные схемы
ИЛ Полусумматоры
ИМ Сумматоры
ИП Прочие
ИР Регистры
Коммутаторы и ключи
КН Напряжения
КП Прочие
КТ Тока
Логические элементы
ЛА И-НЕ
ЛБ И-НЕ – ИЛИ-НЕ
ЛД Расширители
ЛЕ ИЛИ-НЕ
ЛИ И
ЛК И-ИЛИ-НЕ – И-ИЛИ
ЛЛ ИЛИ
ЛМ ИЛИ-НЕ – ИЛИ
ЛН НЕ
ЛП Прочие
ЛР И-ИЛИ-НЕ
ЛС И-ИЛИ
Преобразовательные схемы
ПП Прочие
ПР Код - Код
ПУ Уровни (согласователи)
ПЦ Делители частоты (цифровые)
Схемы запоминающих устройств
РЕ Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, масочные)
РМ Матрицы оперативных запоминающих устройств (ОЗУ)
РП Прочие
РР ПЗУ с возможностью многократного программирования
РТ ПЗУ с возможностью однократного программирования
РУ ОЗУ
РФ ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием и электрической записью информации
Схемы сравнения
СК Амплитудные (уровни сигнала)
СВ По времени
СП Прочие
Триггеры
ТВ Универсальные (J – K)
ТД Динамические
ТК Комбинированные (D - T, R–S–T, и др.)
ТЛ Шмитта
ТМ С задержкой (D)
ТП Прочие
ТР С раздельным запуском (R–S)
ТТ Счётные (Т)
Многофункциональные схемы
ХК Комбинированные
ХЛ Цифровые
ХП Прочие
Отечественной промышленностью выпускается достаточно большое число серий цифровых микросхем, предназначенных для построения ЭВМ, контрольно-измерительной, аппаратуры для связи и других видов радиоэлектронных устройств.
Общие сведения о микросхеме указаны в ее условном обозначении. Для характеристики материала и типа корпуса перед цифровым обозначением серии добавляется буквы: Б — бескорпусные; И, С — стеклокерамический корпус; М — металлокерамический корпус; Н — микрокорпус; Р — пластмассовый корпус. Для микросхем широкого применения в начале обозначения серии добавляется буква К.
Итак, ИС КР1533ЛА8 означает, что микросхема предназначена для широкого использования (К), выполнена в пластмассовом корпусе (Р), имеет номер серии 1533, относится к логической подгруппе (Л), по функциональному назначению является элементом И — НЕ (А) и имеет порядковый номер разработки микросхемы в данной серии 8.
Развитие цифровых микросхем идет по следующим направлениям:
- микромощные на основе КМОП-структур (561, К561, 564, К564, 564В, Н564, КР1554, КР1561, К1564);
- среднего быстродействия ТТЛ-логики (133, КМ 133, К155, КМ155);
- маломощные на основе ТТЛ-, ТТЛШ-логики (134, КР134, 533, КМ533, К555, КМ555, КР1533);
- быстродействующие на основе ТТЛ-, ТТЛШ-логики (К130, К131, КМ131, Н530, 530, М530, КР531, КР1531);
- высокого быстродействия на основе ЭСЛ-логики (100, К100, 500, К500, 1500, К1500); ,
- сверхвысокого быстродействия на основе арсенида галлия (К.6500).
В зависимости от требований, предъявляемых к аппаратуре, можно использовать различные серии микросхем. В радиоэлектронной аппаратуре с повышенными требованиями по быстродействию находят применение ИС 100, К500, К1500, с жесткими требованиями по потребляемой мощности при относительно невысоком быстродействии - ИС К561, К564, а быстродействующую аппаратуру с малой потребляемой мощностью позволяют создавать ИС 533, КМ533, К555, КР1533, КР1531.