Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Điện tử số: Chương 3 Vi mạch số. Sau khi học xong chương này người học có thể hiểu về: Các khái niệm cơ bản, phân loại vi mạch số, đặc tính điện của IC, đặc tính nhiệt của IC, phần tử logic cơ bản dùng IC họ 74,....
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ ************ BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ SỐ Chương 3: Vi mạch số TS Hồng Văn Phúc, Bộ mơn KT Vi xử lý HVKTQS 8/2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Các khái niệm Mạch tích hợp, hay vi mạch (IC: Integrated Circuit), miếng bán dẫn chứa phần tử thụ động (như điện trở, tụ điện, cuộn cảm) phần tử tích cực (như diode, transistor) với dây nối chế tạo theo cơng nghệ đóng vỏ chung với Mạch tích hợp có đặc điểm: Ưu điểm: mật độ linh kiện cao, làm giảm thể tích, giảm trọng lượng kích thước mạch Nhược điểm: hỏng linh kiện hỏng mạch Các loại mạch tích hơp: Mạch tích hợp tương tự: làm việc với tín hiệu tương tự Mạch tích hợp số: làm việc với tín hiệu số Mạch tích hợp hỗn hợp Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Phân loại vi mạch số SSI (Small Scale Integration) : 1M transistors) 1989: uP Intel 80846 (>1M transistors) ULSI (Ultra Large Scale Integration) : >1M transistors (1990) 2000: uP Intel Pentium (40 M transistors) GSI (Giga Scale Integration) : >1G transistors (2010) 2007: 16G-bit RAM 2008: Intel Core Quad (820 M transistors) WSI (Wafer Scale Integration): chip IC chiếm toàn wafer Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Phân loại vi mạch số Theo chất linh kiện sử dụng: IC sử dụng Transistor lưỡng cực: • RTL: Resistor Transistor Logic (đầu vào mắc điện trở, đầu Transistor) • DTL: Diode Transistor Logic (đầu vào mắc Diode, đầu Transistor) • TTL: Transistor Transistor Logic (đầu vào mắc Transistor, đầu Transistor) • ECL: Emitter Coupled Logic (Transistor ghép nhiều cực emitter) IC sử dụng Transistor trường - FET (Field Effect Transistor) • MOS: Metal Oxide Semiconductor • CMOS: Complementary MOS Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 LOGO Hot Tip Contents Diagram Sự gia tăng mật độ IC 10.000.000.000 1.000.000.000 Số lượng transistor 100.000.000 10.000.000 1.000.000 100.000 10.000 1.000 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Năm Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Phòng (Clean room) Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Tấm bán dẫn (Wafer) Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO IC Silicon wafer Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 LOGO Hot Tip Contents Diagram Đặc tính điện IC Dải điện áp quy định mức logic VD mức điện áp qui ước với chuẩn TTL: 5V 5V 2V 3,5V Dải điện áp không xác định Dải điện áp không xác định 0.8V 0,5V 0V Vào Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Ra 0V Hot Tip Contents Diagram LOGO Đặc tính điện IC Thời gian truyền: Thời gian trễ: thời gian trễ thông tin đầu so với đầu vào Thời gian chuyển biến: thời gian cần thiết để chuyển biến từ mức lên mức ngược lại – Thời gian chuyển biến từ đến (thời gian thiết lập sườn dương) – Thời gian chuyển biến từ đến (thời gian thiết lập sườn âm) – Trong thực tế, thời gian chuyển biến đo thời gian chuyển biến từ 10% đến 90% giá trị biên độ cực đại Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 10 Hot Tip Contents Diagram LOGO Đặc tính điện IC Thời gian truyền: Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 11 Hot Tip Contents Diagram LOGO Đặc tính điện IC Cơng suất tiêu thụ chế độ động: Chế độ động chế độ làm việc có tín hiệu Là cơng suất tổn hao phần tử vi mạch, nên cần nhỏ tốt Công suất tiêu thụ chế độ động phụ thuộc • Tần số làm việc • Cơng nghệ chế tạo: cơng nghệ CMOS có công suất tiêu thụ thấp Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 12 Hot Tip Contents Diagram LOGO Đặc tính học IC Là đặc tính kết cấu vỏ bọc bên ngồi Có loại thơng dụng: Vỏ tròn kim loại, số chân < 10 Vỏ dẹt gốm, chất dẻo, có loại • IC hàng chân SIP (Single Inline Package) hay SIPP (Single In-line Pin Package) • IC có hàng chân DIP (Dual Inline Package) • IC chân dạng lưới PGA (Pin Grid Array): vỏ vuông, chân xung quanh Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 13 Hot Tip Contents Diagram LOGO Đặc tính học IC Một số dạng đóng vỏ IC: Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 14 Hot Tip Contents Diagram LOGO Đặc tính nhiệt IC Mỗi loại IC chế tạo để sử dụng điều kiện môi trường khác tùy theo mục đích sử dụng IC dùng cơng nghiệp: 0°C70°C IC dùng quân sự: -55°C 125°C Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 15 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử AND dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 16 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử AND dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 17 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử OR dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 18 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử NAND dùng IC 74LS00 Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 19 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử NOR dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 20 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử XOR XNOR dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 21 Hot Tip Contents Diagram LOGO Phần tử logic dùng IC họ 74 AND: 74LS08 OR: 74LS32 NOT: 74LS04/05 NAND: 74LS00 NOR: 74LS02 XOR: 74LS136 NXOR: 74LS266 Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 22 Hot Tip Contents Diagram LOGO Bài tập áp dụng Đọc datasheet số IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 23 Hot Tip Contents Diagram LOGO XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Q&A! Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 24 ... Năm Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Phòng (Clean room) Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 Hot Tip Contents Diagram LOGO Tấm bán dẫn (Wafer) Chương - Bài giảng Điện. .. sự: -5 5°C 125°C Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 15 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử AND dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 16 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử AND... 74LS00 Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 19 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử NOR dùng IC Chương - Bài giảng Điện tử số 2015 20 Hot Tip Contents Diagram LOGO VD: Phần tử XOR XNOR dùng IC Chương