Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 96
Текст из файла (страница 96)
На рнс. 12.11 положение ключей соответствует числу 1101. На инвертнрующем входе ОУ создаются напряжения, соответствующие делению эталоююго напряжения. Операционный усилитель работает по схеме неинветирующего сумматора (см. Рис. 12.6, б). 12 3 2. Аналого-цифровой преобразователь 4вигоао-ЛтГэроеон п1>еобразопатсль (АцП) является микроэлектронным устройством, ~~уществляющим аатоматическое преобразование непрерывно меняющегося аналогового сигнала в цифровой код.
Процесс аналого-цифрового преобразования включает этапы дискретизации (квантования) непрерывного сигнала по времени, по уровню или по обоим параметрам одновременно. Квантовый сигнал в дальнейп!ем кодируется. "асто а качестве исходной величины используются также основные сигналы, такие как "апряжение или ток, частота или фаза электрических колебаний. Процессы квантования и кодирования в микроэлектронных АЦП производится с поь'ощью аналоговых устройств в микроэлектронном исполнении.
На рис. 12.12 приведена Часть И,Микроэлектрони„ 458 Рис. 12.12. Схема аналога-цифрового преобразователя Рис. 12.11. Схема цифроаналогового преобразователя Задачи и упражнения 12.1. Проведите моделирование двухвходавого сумматора в программе ! ) с!гоп>св у>>от)гЬепсй.
При указанных на рис 12 13 параметрах проведите расчет и сравните полУ'- ченные данные с результатом моделирования. ! ) тора " 12.2. проведите моделирование в программе е)ее!гоп!св ьу»гйьепсь дифференциатор снимите его АЧХ !Рис. 12.14). схема А)1П параллельного кодирования, позволяющая преобразовывать аналоговое напряжение в и-разрядное двоичное число. Эталонное напряжение Е„» с помощью резисторного делителя делится на 2" градаций и подается на инвертирующпе входы операционных усилителей.
Для 2" градаций лолжно быть 2" — 1 операционных усилителей. Не инвертирующне входы ОУ соединены и на них подается входное аналоговое напряжение, равное максимально возможному. На инвертирующем входе верхнего усилителя напряжения соответственно оудет Е;„, — и т. д. Операционные усилители включены по схеме компараторов и позволяют 2" сравнивать аналоговое напряжение с частью эталонного напряжения.
Если аналоговое напряжение превышает напряжение на инвертирующем входе ОУ, то на выходе появляется полож>цельное напряжение. Положительный сигнал интерпретирует ся как логическая единица. В противном случае на выходе Оу появится отрицательное напряжение, интерпретнрус мое как логический нуль. Г!ркоршкет>щгй н>ифрал>ор является комбинационной схелюй. Эта схема формирует "я выхоле двоичное число по старшему входу, имеющему логичсскук> единицу. В схем рис.
12.12 старшим является верхний вход шифратора, затем второй и т. д. ьБыс~рота преобразований по такой схеме оборачивается сложностью коммутации ооль шого числа операционных усилителей. 450 !о Диалоговые интегральные схемы !!сследуйте влияние иа его Л'1Х коэффггцие1па усиления ири разомкнутой огрицатсльиой ооратиой связи, Рис. 1243. Схема двухвхадового сумматора Рис. 12.14. Схема диффвренциагора )12,3] Соберите схему иивертирующечо усилгц ела в программе Е)ес!гол)сь %ог)гйелсЬ и лроверьте формулу 112.1). 112.43 Сооерите схему исиивертирующего усилителя в программе Е1ес!гол1сэ )тог)сбепсй и проверьте формулу )12.2). 112.5Д Соберите схему сумматора в программе Е)ес!гошев Уг'огКЬецсй и проверьте формулу (12,5).
[32.6Д Соберите схему иычитателя в программе Е)ес!гол!сл Ъцог)гйепсй и проверьте формулу (12.б), Контрольные вопросы '1то такое аналоговые ИС? 2. Какие ИС относятся к аиалоговьш'? Чта такое диффарсициальиыц 1 силитель? Чта такое сиифатиый сигиал'? Чта такое оисрациоииый усилится*7 На!энсугие схему иивсртирукчцего усилге ела и иалишите значение сто каэффггциеига усиления. 7.
!1арисуйге слому иеиивсргируюшсга усилителя и иаиишгие зиачеиие его коэффицисита усилеция. ! )адис! йтс слому сумматора и иаииши гс злачешш суммы. рекомендуемая литература Лвасв Н. Л, Наумов Ю. Е., Фроякли В. т. Осиавы микроэлеюропики: Учсбиас пособие зля ау- тов. — М Радио и связь, 199!. 2 Ллскссика Л. 13 Осиовы микрослемо гегиики. — 3-е иэл.. — М: ЮНИМЕ1!!!ЛГ! ЛЙ71, 2002. Карэшцук В. И. Элсктроииая латшратария иа !ВМ РС. Программа щсшгашсэ хуогйьсас!э и сс применение. — 3-е изл. — Мк СОЛОН-! !Росс. 2003. 1, г Стсиашзка И, 1!. Основы микраэлсктроиикц учебное иасабис для вушв — 2-е изд — Мс Лаборатория базовых знаний, 2000 13. базовые матричные кристаллы 13.1.
Классификация базовых матричных кристаллов Развитие технологии и схемотехники СБИС сопряжено как с ростом степени интеграции и объемов производства, так и с гювышением стоимости разработок, а также стоимосг„ обработки одного бита информации. Ло появления СЛ!!Р противоречия в этих тенденци. ях решались путем созланпя строго специализированных БИС, нацеленных на выполнение определенных функций.
В настоящее время широко применяется другой подход, ос. новывающийся на достоинствах программного и аппаратного подходов; программное начало закладывается в архитектуру и алгоритмы обработки, аппаратная в параметры и архитектуру БИС. Такие БИС получили название базовых маклрл шых крисшаляое (БМК). Они сияли с повестки дня ряд проблем, характерных для развития микроэлелтроники.
Например, увеличение сложное~и микросхемы делает ее более специализированной, уменьшает гибкость ее применения. БМК же позволяют гибко использовать архитектуру БИС под конкретную задачу. При производстве БМК реализуется идея, высказанная еще в 80-х годах Гордоном Муром из фирмы 1пге1 и заключающаяся в создании "кремниевых мастерских". В соответствии с этой идеей проектирование осуществляет потребитель, а изготовление БИС в "кремниевой мастерской".
Такой подход позволяет снизить стоимость произволе~ив, создать многофункциональные схемы их типовых ячеек, решить проблему оптимизации числа внешних выводов схемы, использовать ранее разработанные и многократно используемые конструктивные схемотехнические решения. Специализированные БИС придают изделиям уникальные свойства, решают конкретные целевые функции. На рис. 1сх1 приведена классификация специализированных БИС по способу проектиро ванна. Рис. 13.1. Классификация слециелизироееннькк БИС !/олуэокиэная интеерллышл схема представляет собой класс интегральных схем, имею.
внес щих постоянную и переменную части. Постоянная часть представляет собой зэр )я Базовые матричные кристаллы проектированную схему. Переменная часть интегральной схемы определяется требова„иями заказчика. К этим типам ИС относятся БИК и ПЛИС. Заказная интегралышя схена представляет собой класс интегральных схем, содержаших тандартные или специально созданные элементы или узлы по заранее заданной функциональной схеме. Сушествуют лва способа изготовления заказных ИС: на основе стандартных элементов ияи полностью заказные. Стандартные элементы выбираются из заранее спроектированной библиотеки элементов. фуцкциональная схема вычислительных структур и систем требует использования сложных СБИС, проектирование которых не всегда экономически оправдано. Зачастую "приспосабливают" готовую схему в нужную СБИС.
Это сопряжено с риском неточной адаптации схемы. Когда речь идет о цифровых схемах, то такая проблема может быть решена с помошью ирограмлицз»емых иользооателе.и логинескт интегральных схем (ПЛИС). технология изготовления ПЛИС позволяет обеспечить высокую степень интеграции !1О' — 10'элементов)кристалл), высокое быстродействие (10 оп!с), возможность реализации в одном корпусе комбинационных И ~' И)!И или последовательных схем.
К первому поколению 11ЛИС относятся два типа структур: еенииыьные маизрицы и ирогранмируемые логические матрицы, Базовые матричные кристаллы состоят из нескольких основных элементов, расположенных на кристалле в зависимости от его конструктивно-технологического исполнения (рис. 13.2). Рис. 13.2. Фрагмент структурной схемы базового матричного кристалла, 1 — периФерийные ячейки и контактные площадки; 2 — базовые ячейки; 3 — вертикальные трассы в первом слое метвилизации; 4 — горизонтальные трассы во втором слое метвллизации ьтатрица базовых ячеек занимает основную площадку кристалла и состоит из отдельных "чеек, выполняюших определенные функции.
различают конструктивно однородную "атрицу, состояшую из функционально-однородных или неоднородных ячеек. Неоднородная матрица имеет ячейки, либо фиксированные по определенной координате, либо "меюшне неодинаковые размеры. Базовые ячейки представляют собой определенные конструктивно-технологические варианты логических ячеек, ячеек памяти и т. п. Базовые ячейки группируются в макроячейки в виде ~руппы нз четырех симметрично расположенных ячеек, либо в линейку ячеек.
Выбор конфигурации оптимален в том случае. если Часть )!. ))4иироалвитроии~ 462 все выводы сосредотачиваются на границах. Большинство выводов ячеек имеют эквип тенциальные пары на противоположных сторонах ячейки, что существенно облегча последующую трассировку. В матрице могут быть размещены специальные буферны 1е ячейки, микроячейки, реализующие типовые функциональные узлы, например, залом„.
лающие устройства, регистры, аналоговые блоки и т. п. Многослойнаа система металлических пРоводников, соединактщаа базовые Ячейки в с ответствующие функциональные структуры и подключающая их к шинам электрическое питания, носит названия лзрасс, которые располагаются на нескольких уровнях.
Верт„ кальные трассы располагаются в первом слое металлизации, горизонтальные — во вт„. ром. В ряде разработок трассировка производится и в большем числе слоев. ТРассы межсоединений могУг РазличатьсЯ емкостью каналов, а также констРУктивным исполнением. Помимо алюминиевых тонкопленочных шин используются поликремние вые шины. В конструкциях БМК на МОП-транзисторах с молибденовыми затворами ис пользуются молибденовые шины. Наиболее низкоомные электрические соединения фор. мируют в наружном слое. Необходимые электрические контакты между шинами различных технологических слоев осуществляются в местах пересечения вертикальных и горизонтальных отрезков трасс Подключение источника питания к ячейкам матрицы может быть как индивидуальньш, так и групповым, Вспомогательные схемы (схемы обрамления) и контактные площадки, расположенные по периферии кристалла, представляют собой схемы контроля и диагностики, источники опорного напряжения, трансляторы уровней и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
