Класифікація інтегральних мікросхем. Залежно від тих-нології виготовлення ІМС діляться на напівпровідникові і пленоч-ні. Поєднання технологій дозволяє реалізувати ще одну групу - гібридні.
Напівпровідникові ІМС характеризуються підвищеним кількістю-ством елементів і захищені від впливу зовнішнього середовища. Плівкові ІМС - схеми з пасивними елементами. У гібридних ІМС пленоч-ними є пасивні елементи і з'єднання, а активні елементи - безкорпусні діоди і транзистори, виконані на окремих-них напівпровідникових кристалах.
Складність ІМС визначається кількістю що містяться в ній елементів і компонентів - ступенем інтеграції.
За ступенем інтеграції розрізняють наступні ІМС:
· Маломасштабні (МІС) - 20-40 елементів:
· Середньомасштабні (СІС) - 50-150 елементів;
· Великі (БІС) - 150-900 елементів;
· Надвеликі (НВІС) - більше 1000 елементів.
Завдяки розвитку технології уніполярних МОП або МДП-транзисторів істотно підвищена ступінь інтеграції мікросхем.
Відносна простота технології виготовлення, мала потреб-ється потужність, невисока вартість, а також ряд цінних схемо-технічних засобів дозволяють на основі ІМС створювати пристрої різної складності і ступеня відповідальності - від микропроцессами-рів до найскладніших приладів, що працюють в космосі.
ІМС розрізняються за двома ознаками: за конструкцією корпусу і рас-положення висновків (з планарних висновками - DIP PDIP; сигнал проходить через контакти-вимі висновками - SOIC) і за функціональним призначенням (аналого-ші, або лінійні - АІМС; цифрові - ЦІМС).
АІМС призначені для перетворення і обробки сигналів, що змінюються за законом безупинної функції, і використовуються в підсилювачах сигналів низьких і високих частот, в генераторах, суміші-телях, детекторах, тобто в пристроях, де активні елементи працюють в лінійному режимі.
ЦІМС призначені для перетворення і обробки сигналів, що змінюються за законом дискретної функції. Активні елементи ЦІМС працюють в ключовому режимі. ЦІМС використовуються в ЕОМ, в пристроях дискретної обробки інформації, системах автомати-тики. Одним з видів ЦІМС є логічні елементи, які призначені для виконання логічних операцій над змінні-ми і здатні приймати тільки два рівня напруги - геологіч-ський «0» і логічну «1». Логічного «0» відповідає низький рівень напруги, а логічної «1» - високий.
Кілька простих логічних функцій можна реалізувати за допомогою основних логічних елементів:
· Логічне додавання (диз'юнкція, або операція АБО) полягає в тому, що функція приймає значення, рівне «1», якщо хоча б на одному вході присутній «1»:
· Логічне множення (кон'юнкція, або операція І) полягає в тому, що функція приймає значення, рівне «1», якщо на всіх входах одночасно присутня «1»;
· Логічне заперечення (інверсія, або операція НЕ) полягає в отриманні змінної, протилежної даній.
На малюнку 6.4 наведені умовне графічне позначення (УДО) елементів І, АБО, НЕ і таблиці істинності. У таблиці істинності «1» означає наявність сигналу на входах і виході, а «0» - його відсутність.
Мал. 6.4. УДО і таблиці істинності для логічних елементів І (а), АБО (б) і НЕ (в)
Крім функціональних елементів одноступінчатої логіки су-ществуют елементи двоступеневої і триступеневої логіки.
ОУ є багатокаскадного підсилювачами, в яких перший каскад - диференціальний; вихідний каскад будується так, щоб забезпечити досить великий динамічний діапазон; переможе-точні каскади забезпечують додаткове посилення і зрушення рів-ня. Зрушення рівня необхідний для того, щоб при відсутності сигналів на входах напруга на виході дорівнювало нулю.
Відхилення значення U вих від нуля при відсутності сигналів на вхо-дах має бути мінімальним (частки милливольта).
Іншими важливими характеристиками ОУ є наступні:
· Великий вхідний опір (в десятки - сотні кіло), обидві-спечіваемое вхідним диференціальним каскадом;
· Мале вихідний опір (сотні му);
· Великий коефіцієнт посилення по напрузі (десятки - сотні тисяч);
· Мала споживана потужність (десятки милливатт);
· Велика смуга пропускання ОУ (десятки тисяч кілогерц і бо-леї);
· Слабке вплив температури.
ОУ мають велику кількість параметрів, вимірюваних спеці-ними випробувачами (група Л2), за допомогою яких вимірюються ка-зняні параметри лінійних ІМС: Uсм- напруга змішання, Iвх1,2- вхідні струми, kU - коефіцієнт посилення по напрузі, Uвих- напруга на виході, Iпотр- споживаний струм.
Данні вимірювань порівнюють з довідковими і роблять висновок про придатність і кондиційності АІМС. Придатної і кондиційної вважається мікросхема, виміряні параметри якої повністю со-зауважують довідковим; придатної і некондиційної (обмежено придатної) - мікросхема, виміряні параметри якої не відповідають довідковим; непридатною - мікросхема, параметри якої kи або U вих дорівнюють нулю.
Вимірювання параметрів і перевірка працездатності ЦІМС.
Випробування ЦІМС проводяться одним з трьох основних методів: ста-тичних, динамічним, тестовим (функціональним).
Статичні випробування виконуються на постійному струмі шляхом вимірювання статичних параметрів ЦІМС.
Динамічні (імпульсні) випробування виконуються в імпульс-них режимах шляхом вимірювання динамічних параметрів.
Тестові (функціональні, або стендові) випробування забезпечувала-ють моделювання робочих режимів, яке дозволяє імітувати реальні робочі режими. Працездатність ЦІМС визначається в робочих умовах. Тестові випробування реалізуються за допомогою промислових випробувачів (група Л2), характерними особливо-стями таких випробувачів є перевірка логічних елементів одно-, дво- і триступеневої логіки; необхідність складання для кожної конкретної логічної ЦІМС індивідуальної прог-Рамі випробувань - таблиці істинності, грунтуючись на законах алгебри логіки.
Такий випробувач не дозволяє перевіряти тригери, регістри, лічильники, дешифратори і мікропроцесори.
Для проведення тестових випробувань необхідно виконати підготовчу роботу, виписавши з довідкової літератури наступну інформацію:
· Тип корпусу ІМС із зазначенням номера 1-го виведення для правильного подальшого підключення мікросхеми до адаптера;
· Номери висновків, на які необхідно подати напругу пита-ня мікросхеми;
· Значення напруги живлення;
· Номер виводу заземлення;
· Значення напруг, що відповідають рівням логічної «1» і логічного «0» (U 1 і U 0);
· Номери висновків, відповідних входах і виходах ІМС;
· Структурну схему ЦІМС.
На підставі довідкових відомостей по двох останніх пунктах складають програму випробувань (таблицю істинності з додаткового-котельної графою для запису результатів вимірювання напруги).
До кожного виходу ЦІМС послідовно підключають електрон-ний вольтметр, яким вимірюється вихідна напруга логічного елемента при різних комбінаціях сигналів на вході мікросхеми (відповідно до складеної програми випробувань).
Порівняння очікуваного значення напруги з виміряним зна-ням дозволяє зробити висновок про працездатність ЦІМС.
Випробувачі ЦІМС, робота яких заснована на тестовій про-верке, дозволяють перевірити загальну працездатність мікросхеми і вимагають тривалого часу при підготовці і власне випробувань.