Сравнение различных типов микросхем

В настоящее время промышленность выпускает множество серий логических ИС и разработчику аппаратуры необходимо уметь проводить сравнительный анализ по их основным параметрам, чтобы найти наилучшее соотношение в соответствии с требованиям к разрабатываемой МЭА.

Трудности выбора усугубляются тем, что технология производства многих типов схем продолжает развиваться, и разработчики аппаратуры должны уметь предвидеть, какая ситуация может сложиться через несколько лет.

Наибольшим быстродействием и сверхбыстроействием обладают микросхемы ЭСЛ-типа. Однако им присущи высокая потребляемая мощность и стоимость, так как они занимают большую площадь кристалла и имеют более сложную электрическую схему. Этим схемам отдают предпочтение в аппаратуре, в которой требуется наибольшее быстродействие любой ценой. ЭСЛ-микросхемы сохраняют работоспособность в большом интервале температур и при колебаниях напряжения в цепях питания.

Большая потребляемая мощность затрудняет получение ЭСЛ - микросхем высокой степени интеграции, так как тепловая мощность, отводимая от кристалла не может превышать нескольких ватт. (Чтобы ощутить тепловой поток от единицы поверхности кристалла, рассеивающего такую энергию, надо сравнить его с тепловым потоком с единицы поверхности электролампы мощностью в 500 Вт.). Поэтому ЭСЛ -микросхемы – это обычно МИС или СИС.

При создании аппаратуры на ЭСЛ -микросхемах требуется значительная площадь коммутационных плат и, соответственно, большая длинна соединяющих их проводников, что влечет за собой искажение формы сигналов и требует установки соответствующих нагрузок на концах линии связи. Недостатком схем ЭСЛ является и то, что для их работы необходимы два источника питания. ЭСЛ–схемы применяются в ЭВМ сверхвысокого быстродействия и скоростных устройствах дискретной обработки информации. (Микросхемы ЭСЛ: серии -100,137,138,191,224,225,500).

Для сравнения различных типов микросхем используют параметр энергия переключения. Чем меньше его значение, тем предпочтительнее данный тип микросхем, так как-то же самое быстродействие получают при меньшей мощности. Однако, чем меньше его значение, тем более чувствительна микросхема к выходной нагрузке. В связи с этим микросхемы типа ЭСЛ и ТТЛ с большой потребляемой мощностью малочувствительны к выходной нагрузке.

Особенности эксплуатации ТТЛ-ИС:

· для повышения устойчивости работы их свободные входы необходимо подключить через резистор с сопротивлением 1ком к источнику питания.

· к каждому резистору допускается подключение 20 свободных входов.

· при монтаже ИС на ПП необходимо предусмотреть вблизи разъема подключение конденсатора из расчета 0,1мкф на одну ИС, исключающих низкочастотные помехи. Для исключения высокочастотных помех устанавливают по одному керамическому конденсатору на группу ИС числом не более 10 из расчета 0,002мкф на одну ИС.

Особенностями схем интегральной инжекционной логики (ИИЛ) является малое значение энергии переключения, малая площадь, занимаемая одним И²Л - элементом на кристалле, и механическая совместимость И²Л – элементов с другими типами биполярных логических схем: они могут быть изготовлены в одном кристалле вместе с ЭСЛ и ТТЛ-схемами.

Для микроэлектронных устройств с автономными источниками питания целесообразно использовать И²Л-схемы или МДП-схемы, потребляющие намного меньшую мощность, чем рассмотренные выше схемы, и имеющие сравнительно низкую стоимость.

Логические МДП (МОП) ИС – серий 108,120,144,147,172,178 выполнены на транзисторах с каналами одного типа проводимости – относятся к схемам низкого быстродействия средней мощности.

В связи с тем, что p-n-МДП и КМДП-схемы потребляют малую мощность и их элементы занимают малую площадь на кристалле, они более всего подходят для создания БИС и СБИС. КМДП (КМОП) ИС обладают высоким быстродействием, очень малой потребляемой мощностью и большим коэффициентом разветвления по выходу. По стоимости и степени интеграции они уступают ИС с каналами одного типа проводимости.

Схемы КМДП обладают наименьшим потреблением энергии и набольшей помехозащищенностью. При выборе ИС необходимо избегать применения разных серий. Если это неизбежно, то лучше применять ИС с одинаковым напряжением питания.

Поиск по сайту: