Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочник - ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

Скачать DjVu (5,63 МБ)

Описание

Дан обзор номенклатуры основных серий отечественных аналоговых и цифровых интегральных микросхем. Приведены их наиболее важные параметры н характеристики и показаны тенденции развития. Изложены основные сведения по микропроцессорам и особенностям их применения и даны рекомендации по предупреждению отказов микросхем при различных внешних воздействиях. Описаны особенности применения микросхем в радиоэлектронной аппаратуре. По сравнению с первым изданием (1979 г.) значительно обновлена номенклатура приводимых микросхем н расширен раздел но микропроцессорам.

Для широкого круга инженерно-технических работников.

Предисловие

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых XXVI съездом КПСС, указано на необходимость развивать производство и обеспечить широкое применение автоматических манипуляторов (промышленных роботов), встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, создавать автоматизированные цехи и заводы и сосредоточить усилия на повышении качества, надежности, экономичности и производительности машин и оборудования, совершенствовании вычислительной техники и ее элементной базы.

Выполнить эти задачи невозможно без дальнейшего развития электроники, которое обеспечит не только создание сложных автоматизированных систем управления производственными процессами в самых различных отраслях народного хозяйства, но и разработку принципиально новых изделий, как, например, адаптивных систем управления для промышленных роботов или персональных ЭВМ.

Развитие электроники с начала 60-х годов связано с совершенствованием интегральных микросхем (ИС). Спустя 10 лет практически все серийные ЭВМ строились не на транзисторах (ЭВМ второго поколения), а на цифровых ИС (ЭВМ третьего поколения). Тогда же появились первые разработки ЭВМ четвертого поколения, отличающиеся широким внедрением больших интегральных микросхем (БИС). Именно свойства и характеристики БИС определяют технические характеристики перспективных ЭВМ. Среди современных БИС особое место занимают микропроцессоры (МП). Освоение в производстве МП, представляющих собой ИС с повышенной функциональной гибкостью (программу работы МП нетрудно изменить), позволяет по-новому организовать обработку цифровых сигналов и поэтому надеяться на широкое внедрение цифровых методов обработки информации даже там, где применение электроники ранее не давало существенного эффекта. На базе микропроцессорных комплектов создаются достаточно емкие как универсальные, так и специализированные вычислительные устройства четвертого поколения.

В двадцатилетней истории развития технологии и схемотехники цифровых ИС (ЦИС) можно условно выделить четыре этапа.

Первый (60-е годы) — разработка базовых серий ЦИС малой степени интеграции, выполняющих простые логические функции. Такие ЦИС принципиально повысили надежность ЭВМ. Их применение стандартизовало многие процессы проектирования вычислительных средств. Были внедрены новые приемы конструирования РЭА (например, машинное проектирование многослойных печатных плат).

Второй этап (70-е годы) — разработка ИС средней степени интеграции, таких как счетчики, регистры, дешифраторы, матрицы ЗУ с числом эквивалентных элементов не более 1000. Функциональный состав разработанных на предыдущем этапе серий постоянно расширяется именно за счет таких ИС.

Массовое производство ЦИС малой и средней степени интеграции стало отправным пунктом для выпуска первых БИС с числом элементов до 10 тыс. Этот (условно — третий) этап развития относится к концу 70-х годов. Как пример можно вспомнить о широком распространении в то время карманных калькуляторов {простейших — школьных, программируемых — инженерных).

На четвертом, современном, этапе имеются технологические возможности изготавливать серийно БИС с числом элементов, на порядок большим (и даже свыше 100 тыс!). Отметим, что таким количеством элементов весьма трудно распорядиться разработчику, даже оснащенному мощной системой машинного проектирования. Поэтому сейчас характерны различные БИС с повторяющейся, т. е. регулярной (например, матричной), структурой. Обычно это запоминающие устройства (ЗУ): постоянные (ПЗУ) и оперативные (ОЗУ). Применяется и другой прием: на большом по размеру кристалле объединяется несколько ранее оправдавших себя БИС. Получается так называемая «сверхбольшая» БИС (СБИС). Эти СБИС могут быть однокристальными микро-ЭВМ. Весьма перспективны программируемые логические матрицы.

Отметим также, что на протяжении этих четырех этапов достигли максимального совершенства ИС трех типов логики: транзисторно-транзисторной (ТТЛ)—универсальной, эмиттерно-свя-занной (ЭСЛ)—сверхскоростной и КМОП — экономичной. Появились также БИС на перспективной биполярной логике, называемой интегральной инжекционной логикой (И2Л). Поэтому во втором, дополненном и расширенном, издании книги акцентировано внимание на сложных ИС. Приводится больше информации по схемам ЗУ на биполярных и полевых структурах. Рассматриваются ближайшие перспективы развития ЦИС. В этом аспекте уделено внимание БИС И2Л. Даются характеристики микропроцессорных комплектов (МПК.), в частности серии КР580. В книге приведены также характеристики микро-ЭВМ, их типовая структура. Приведен новый материал и по традиционным сериям ИС, таким как К155, К176, К531, К555.

К концу 70-х годов разработчики РЭА получили также аналоговую элементную базу: большой ассортимент универсальных операционных усилителей, компараторов, АЦП и ЦАП, стабилизаторов напряжения, коммутаторов, а также набор усилителей низкой, промежуточной и высокой частоты. Применение АИС позволило увеличить надежность и точность устройств, упростить их наладку, а во многих случаях и исключить обслуживание во время эксплуатации.

Совместное применение АИС и ЦИС позволяет включить цифровую ЭВМ в непрерывный (аналоговый) контур. Такая схема широко применяется, например, в робототехнике или медицинской электронике. Номенклатура АИС и ЦИС сейчас очень велика. Разработчики могут применять (или делать выбор) как БИС, так я ИС традиционной структуры.

Во втором издании сведения по устаревшим аналоговым ИС (АИС) не приводятся. Здесь описаны новые операционные усилители (ОУ), цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи. Дана информация по телевизионным и радиосхемам.

Залогом высокой надежности РЭА являются правильное применение микросхем и соблюдение режимов их эксплуатации, нарушение же этих условий из-за недостаточного знания технических свойств, электрических параметров и режимов эксплуатации может приводить к отказам изделий.

Одна из задач настоящего справочного пособия — дать не только основные характеристики ЦИС и АИС и описать методы их изготовления, но также обратить внимание разработчиков аппаратуры на особенности применения ИС в РЭА (на этапах разработки, монтажа и эксплуатации), т. е. дать рекомендации по обеспечению надежности работы ИС в аппаратуре.

Материал, изложенный в книге, базируется на результатах обобщения опыта разработки и применения ИС.