Integrované obvody. Obvody malé, střední a velké integrace Programovatelné obvody



Podobné dokumenty
Integrované obvody. Obvody malé, střední a velké integrace Programovatelné obvody

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY

Popis zapojení a návod k osazení desky plošných spojů STN-A varianta Tower

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEIII ÚVOD DO SMT TECHNOLOGIE II

červená LED 1 10k LED 2

Kroužek elektroniky

Základní deska (1) Parametry procesoru (2) Parametry procesoru (1) Označována také jako mainboard, motherboard

Operační paměti počítačů PC

Polovodičov. ové prvky. 4.přednáška

Elektronická stavebnice: Deska s jednočipovým počítačem

CHARAKTERISTIKY MODELŮ PC

FPGA + mikroprocesorové jádro:

Programovatelná logika

3. REALIZACE KOMBINAČNÍCH LOGICKÝCH FUNKCÍ

FASTPort. Nová sběrnice pro připojení inteligentních karet* k osmibitovým počítačům. aneb. Jak připojit koprocesor

Elektronická stavebnice: Generátor frekvence s optickým a akustickým výstupem

Ovladač příslušenství - XbusTCO

Paměti EEPROM (1) Paměti EEPROM (2) Paměti Flash (1) Paměti EEPROM (3) Paměti Flash (2) Paměti Flash (3)

3. D/A a A/D převodníky

Architektura počítače

éra elektrického proudu a počítačů 3. generace

Povrchová montáž 1. SMT 2. SMD

varikapy na vstupu a v oscilátoru (nebo s ladicím kondenzátorem) se dá citlivost nenároèných aplikacích zpravidla nevadí.

ELEKTRONICKÁ ČASOMÍRA

STŘEDOŠKOLSKÁ TECHNIKA 2013

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA

evodníky Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření Přednáška č. 14 Milan Adámek adamek@fai.utb.cz U5 A

Příloha č. 1. Prototyp mikroprocesorově řízeného ohřevu aktivních vložek využívající moderních polovodičových prvků. (popis jednotlivých bloků)

Historie počítačů. 0.generace. (prototypy)

Popis zapojení a návod k osazení desky plošných spojů STN-CV2

MIKROELEKTRONIKA A TECHNOLOGIE SOUČÁSTEK

Paměťové prvky. ITP Technika personálních počítačů. Zdeněk Kotásek Marcela Šimková Pavel Bartoš

XXXIII Celostátní olympiáda znalostí elektriky a elektroniky Krosno 25. března 2010 TEST PRO ELEKTRONICKOU SKUPINU

PK Design. MB-S2-150-PQ208 v1.4. Základová deska modulárního vývojového systému MVS. Verze dokumentu 1.0 ( )

Odrušení plošných spoj Vlastnosti plošných spoj Odpor Kapacitu Induk nost mikropáskového vedení Vlivem vzájemné induk nosti a kapacity eslechy

Zkouškové otázky z A7B31ELI

Digitronové digitální hodiny

Rozhraní mikrořadiče, SPI, IIC bus,..

OK1XGL /34 Verze Závodní modul CONTEST INTERFACE

Detektor plynu. Srdcem zapojení je senzor plynu od firmy Figaro, která má v této oblasti dlouhou tradici.

Maticová klávesnice. Projekt do předmětu Subsystémy PC. Brno, Tomáš Kreuzwieser, Ondřej Kožín

Alfanumerické displeje

Aplikace elektroniky. Čím se budeme zabývat? Struktury integrovaných systémů A2M34SIS. Čím se budeme zabývat - cvičení?

Multimetr: METEX M386OD (použití jako voltmetr V) METEX M389OD (použití jako voltmetr V nebo ampérmetr A)

Příloha A - Obvodové schéma základní desky

Hardware ZÁKLADNÍ JEDNOTKA

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ

dodavatel vybavení provozoven firem Návrh plošných spojů pro povrchovou montáž Obj. číslo: Popis Josef Šandera

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 4

Manuál přípravku FPGA University Board (FUB)

MODERNÍ TRENDY V PROGRAMOVATELNÉ LOGICE, APLIKACE V AUTOMATIZAČNÍ A MĚŘICÍ TECHNICE

Řídící jednotka pro 2 čtečky SL20

Příloha č. 1. Software pro prototyp mikroprocesorově řízeného ohřevu aktivních vložek využívající moderních polovodičových prvků

PROCESOR. Typy procesorů

I/O řídící/měřící deska pro PC VELLEMAN K8055N

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Technické podmínky pro zakázkovou výrobu elektroniky

Y36SAP 2007 Y36SAP-4. Logické obvody kombinační a sekvenční používané v číslicovém počítači Sčítačka, půlsčítačka, registr, čítač

Základní deska (mainboard, motherboard)

Vícejádrový procesor. Dvě nebo více nezávislých jader Pro plné využití. podporovat multihreading

STAVEBNÍ NÁVODY 1 pro činnost v elektro a radio kroužcích a klubech

Převodníky f/u, obvod NE555

Polohovací zařízení. Počítačová myš

2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

Úvod do informačních technologií

Univerzální jednočipový modul pro řízení krokových motorů

Úvod SISD. Sekvenční výpočty SIMD MIMD

Číslicové rozváděčové měřicí přístroje DIGEM prioritní program

Elektrická informační zařízení pro cestující

Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /21- Západočeská univerzita v Plzni

Registrační teploměr

Úvod do architektur personálních počítačů

1 Historie výpočetní techniky

Spínače s tranzistory řízenými elektrickým polem. Používají součástky typu FET, IGBT resp. IGCT

Popis zapojení a návod k osazení desky plošných spojů STN-A varianta RS232-RS485

Technické prostředky počítačové techniky

Elektronická stavebnice: Teploměr s frekvenčním výstupem

Signal Mont s.r.o Hradec Králové T71981 List č.: 1 Počet l.: 9. TECHNICKÝ POPIS ELEKTRONICKÉHO ZDROJE BZS 1 - č.v /R96 T 71981

6. Programovatelné struktury. PLA, PAL, PROM, GAL struktury

Popis zapojení a návod k osazení desky plošných spojů STN-DV2

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

GO80 TargGR-EM. Čtečka tf hit pro panely Targha. Kompletní příručka

Základní pojmy a historie výpočetní techniky

VY_32_INOVACE_06_III./2._Vodivost polovodičů

Obj. č.: a

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Generátor funkcí DDS 3.0

PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ OBVODY

Supertex MOSFET. Typy. MOSFET s vodivým kanálem. MOSFET s indukovaným kanálem N. Pro vypnutí je nutné záporné napětí V. napětí VGS zvýší vodivost

Stopař pro začátečníky

Technologie číslicových obvodů

Vítězslav Bártl. březen 2013

Vývojové práce v elektrických pohonech

Základní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard. Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje:

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Karta DIO portů PCD-8006 Uživatelská příručka

Tvorba pracoviště pro práci s SMD elektronickými součástkami aplikace s Atmel AVR

Hrajeme si s EPROM. Hrajeme si s EPROM - 1. První a několik příštích dílů našeho nového seriálu, věnujeme podrobnému popisu konstrukce

Metody návrhu systémů na bázi FPGA

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Transkript:

Integrované obvody Obvody malé, střední a velké integrace Programovatelné obvody

Integrovaný obvod zkratka: IO anglický termín: integrated circuit = IC Co to je? elekrotechnická součástka na malé ploše čipu (křemíkového plátku) velikosti řádově několik mm 2 je integrováno (soustředěno) velké množství aktivních i pasivních součástek; spolu tvoří elektrický obvod (vykonávají společnou funkci) zejména tranzistorů, diod, rezistorů kondenzátory a indukčnosti se realizují obtížně

počet součástek může být v řádu od desítek až po několik miliónů čip je zapouzdřen v plastovém nebo keramickém pouzdru, na okrajích pouzdra jsou vyvedeny nožičky (piny) cíl návrhářů: zvyšovat počet součástek na jednotkovou plochu čipu (zvyšovat stupeň integrace)

stupeň integrace se udává: počtem tranzistorů počtem tzv. ekvivalentních hradel kolik běžných diskrétních hradel bychom potřebovali k realizaci daného obvodu stupeň integrace závisí na zvládnuté technologii při návrhu IO návrháři umísťují součástky a vodivé cesty do rastru dnes Intel 20 nm, přejde na 14 nm součástky a cesty jsou na čipu ve více vrstvách více úrovní metalizace

Ukázka integrovaného obvodu

Dělení integrovaných obvodů dělení z hlediska technologie výroby hybridní integrované obvody historické, dnes se již nepoužívají miniaturní plošný spoj je osazen miniaturními diskrétními součástkami monolitické integrované obvody obvod je vytvořen z monolitického bloku krystalu křemíku

Pouzdra integrovaných obvodů na použitém pouzdru závisejí tepelné (a tím i výkonové) vlastnosti integrovaného obvodu a cena plastové pouzdro je výrobně levnější, ale hůře odvádí teplo keramické pouzdro je dražší, ale lépe odvádí teplo příkon obvodů technologie CMOS závisí kvadraticky na frekvenci hodinového signálu

Používaná pouzdra Klasická pouzdra se umísťují do patic nebo se pájejí do plošek s otvorem DIP (DIL) - Dual in Line Package vývody po obou stranách pouzdra

Pouzdro DIP

Povrchová montáž SMT Surface Montage Technology technologie povrchové montáže princip: součástky SMD (Surface Monage Device) jsou připájeny (nebo přilepeny vodivým lepidlem) na plošky bez otvorů

Pouzdro SOP

Dělení obvodů podle stupně integrace obvody malé integrace small scale integration - SSI obvody střední integrace middle scale integration - MSI obvody velké integrace large scale integration - LSI obvody velmi velké integrace very large scale integration - VLSI

Poznámky: dnes se začíná hovořit o obvodech ULSI Ultra Large Scale Integration hranice mezi kategoriemi a názvy kategorií se mohou lišit v různé literatuře

Obvody malé integrace SSI na ploše čipu jednotky, max. desítky hradel hlavní období nasazení: konec 60. let, 70. léta stále se vyrábějí (cena za obvod do 20 Kč) dnešní oblast použití pomocné obvody k obvodům vyšší integrace (zejména k jednočipovým mikropočítačům) v tzv. embeded aplikacích (dálkové ovladače, ovládací panely spotřební elektroniky do této kategorie patří nejstarší obvody z řady 74xx a CMOS 4000, jako 7400, 7402, 7420, 7474, 74125

Některé obvody SSI

Příklady aplikace obvodu SSI: rozsvěcování výkonové LED pin procesoru není schopen dodat dostatečný proud použijeme pro napájení LED obvod 74125, což je výkonový třístavový budič, a zapojíme jej mezi pin procesoru (obvod VLSI) a diodu. dlouhé vodiče sběrnice na desce plošných spojů použijeme k vybuzení obvodu 74245 (8x třístavový výkonový obousměrný budič sběrnice)

Obvody střední integrace MSI na ploše čipu desítky až stovky hradel multiplexory, demultiplexory, komparátory, vícebitové klopné obvody (registry), posuvné registry, čítače, dekodéry a jednoduché aritmetické obvody (např. čtyřbitová sčítačka) aj. na zásuvné kartě ISA do počítače PC z počátku 90. let nalezneme ještě asi polovinu obvodů MSI dnešní uplatnění: stejné jako u obvodů malé integrace doplňkové obvody

Některé obvody MSI

Dekodér pro 7-segmentovou jednotku (7449) b0 b1 b2 b3 Dekodér A B C D E F G

Pravdivostní tabulka dekodéru segment svítí, je-li na jeho vstupu log. 0 (jednotka konstruována se společnou anodou) b 3 b 2 b 1 b 0 A B C D E F G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

Příklad aplikace obvodu MSI: zobrazení cifer na dvou sedmisegment. jednotkách použijeme posuvné registry

Multiplexor významný kombinační obvod z kategorie MSI používá se jako stavební blok při návrhu obvodů VLSI (procesorů) zkratka: MPX, MUX česky: selektor dat funkce: vybírá na výstup o jeden z n datových vstupů i 0 až i n-1 počet vstupů je roven mocnině dvou výběr se určuje řídicími signály s

Příklad: schématická značka 4-vstupového MPX pravdivostní tabulka

rovnice a vnitřní schéma

Příklad: obvod 74151 osmivstupový multiplexor Použití multiplexoru výběr zdroje dat pro aritmetickou jednotku počítače výběr dat při časovém multiplexu (řídicí výběrové signály buzeny čítačem)

Výběr zdroje dat pro aritmetickou jednotku procesoru pomocí multiplexoru

Demultiplexor/dekodér obvod s opačnou funkcí než multiplexor funkce: vstup i je kopírován na jeden z n výstupů o 0 až o n-1 počet výstupů je roven určité mocnině dvou, výběr výstupu se určuje řídicími signály ostatní nevybrané výstupy mají zpravidla hodnotu log. 0

Příklad: obvod 74138 dekodér s osmi výstupy Použití: dekodér adresy

Pravdivostní tabulka demultiplexoru:

Využití demultiplexoru jako dekodéru adresy D0-D7 CLK A0 A1 vstupní data povolení zápisu \WE (write enable) S0 S1 E0 E1 E2 E3 demultiplexor/dekodér 8 R0 \WE D CLK R1 \WE D CLK R2 \WE D CLK R3 \WE D CLK

Obvody velké integrace a velmi velké integrace LSI - tisíce až statisíce hradel VLSI až milióny hradel (tranzistorů) první procesor Pentium měl asi 5 mil. tranzistorů na čipu obvod Virtex 7 od firmy XILINX má 6,8 miliard tranzistorů na čipu obvody VLSI mohou být univerzální procesory speciální řadiče graf. karet, řídicí obvody do letadel vyrobené na přání zákazníka

plně zákaznické Dělení obvodů VLSI zákazník si navrhne obvod zcela sám, výrobce jej vyrobí (velmi drahé) polozákaznické zákazník používá při návrhu obvodu prefabrikované bloky ASIC aplikačně specifické integrované obvody speciální: programovatelné obvody zákazníkem

Programovatelné obvody univerzální číslicové obvody, funkci určuje zákazník obecné označení PLD Programmable Logic Devices obsahují základní logické členy, vodiče a mezi nimi programovatelné propojovací prvky (spínací tranzistory) princip: zákazník ve speciálním software nakreslí schéma, sw jej zpracuje (syntéza), výsledkem jsou konfigurační data pro obvod

74AHC00D

Motorola MC705

Motorola MC68010

Altera Stratix IV