مقاله های تخصصی

مدار مجتمع یا IC چیست؟ – بخش سوم: مدارهای مجتمع دیجیتال

مدار مجتمع یا IC چیست؟ – بخش سوم: مدارهای مجتمع دیجیتال

اگر این مبحث را دنبال کرده باشید می دانید که در بخش اول مقاله به مبحث: آشنایی با مدارهای مجتمع و در بخش دوم به بررسی انواع مدارهای مجتمع پرداختیم. در بخش سوم و آخرین بخش مقاله نیز به بررسی مدارهای مجتمع دیجیتال خواهیم پرداخت.

مدارهای مجتمع دیجیتال نه تنها بر اساس عملکرد منطقی شان طبقه بندی می شوند بلکه از نظر تکنولوژی خاص مدارهایی که به آن تعلق دارند نیز دسته بندی می گردند. تکنولوژی به کار رفته در مدار را خانواده منطقی دیجیتال می خوانند. هر خانواده منطقی مدار الکترونیکی پایه خاصی را داراست که مدارها و و توابع دیجیتال پیچیده تر بر اساس آن تهیه می شوند.

مدار پایه در هر تکنولوژی یک گیت NAND / NOR و یا معکوس کننده است.

در نام گذاری تکنولوژی معمولا از قطعات الکترونیکی به کار رفته در ساخت مدار پایه استفاده می شود. بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدارهای مجتمع در سطح تجاری عرضه شده اند.

مدارهای مجتمع دیجیتال

خانواده های مدارهای مجتمع دیجیتال

متداول ترین خانواده های مدارهای مجتمع دیجیتال عبارتند از:

TTL : منطق ترانزیستور – ترانزیستور ( Transistor Transistor logic )

خانواده منطقی ترانزیستور – ترانزیستور گونه تکامل یافته تکنولوژی قدیمی تری است که در آن از دیود و ترانزیستور برای ساخت گیت پایه NAND استفاده می شده است. این تکنولوژی منطق دیود ترانزیستور ( DTL ) خوانده می شده است. بعد ها برای بهبود عملکرد مدار به جای دیود از ترانزیستور استفاده شد و نام خانواده جدید ترانزیستور – ترانزیستور گذاشته شد.

علاوه بر نوع استاندارد TTL انواع دیگری از این خانواده عبارتند از TTL سرعت بالا -TTL توان پایین(یا کم مصرف)-TTL شوتکی -TTL شوتکی توان پایین و….

همچنین ببینید:  مدار مجتمع یا IC چیست؟ - بخش دوم : انواع مدارهای مجتمع

منیع تغذیه مدار های TTL پنج ولت و در دو سطح منطقی 0 و 3.5 ولت می باشد.

ECL : منطق کوپل امیتر ( Emitter Coupled logic )

خانواده کوپل امیتر سریع ترین مدار های دیجیتال را به فرم مجتمع در اختیار می گذارند. ترانزیستور ها در گیت های ECL در حالت غیر اشباح کار می کنند و رسیدن به تاخیر های انتشاری در حد 1 تا 2 نانو ثانیه در آنها میسر است.

MOS : منطق فلز- اکسید- نیمه هادی ( Metal Oxide Semiconductor )

منطق فلز- اکسید- نیمه هادی یک ترانزیستور تک قطبی است که به جریان یک نوع حامل الکتریکی وابسته است. این حامل ها ممکن است الکترون (در نوع کانال n) یا حفره باشند. این بر خلاف ترانزیستور به کار رفته در گیت های TTL/ECL است که در عین عملکرد هر دو نوع حامل در آن وجود دارد.

CMOS : منطق فلز – اکسید – نیمه هادی مکمل ( Complementary Metal Oxide Semiconductor )

یک MOS کانال p را PMOS و یک MOS کانال n را NMOS می نامند. معمولا در مدار هایی که فقط یک ترانزیستور MOS وجود دارد از NMOS استفاده می شود. در تکنولوژی CMOS هر دو نوع ترانزیستور که به شکل مکمل در تمام مدار ها بسته شده اند به کار رفته است. بزرگترین مزیت CMOS نسبت به دو قطبی تراکم بالای مدار ها در بسته بندی ساده بودن تکنیک ساخت و عملکرد مقرون به صرفه آن به دلیل مصرف توان کم است.

موارد استفاده مدارهای مجتمع دیجیتال

  • TTL : متداول ترین خانواده مدارهای مجتمع دیجیتال می باشد که بطور گسترده ای در تولید انواع توابع دیجیتال بکار گرفته می شود.
  • ECL : در سیستم هایی که نیاز به سرعت بالا دارند بکار می روند؛ مانند: سوپر کامپیوتر ها و پردازنده های سیگنال که در آنها سرعت بالا ضرورت دارد.
  • MOS و IIL : در مدارهایی که مستلزم چگالی قطعه بالایی هستند.
  • CMOS : در مواقعی که توان مصرفی سیستم پایین باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین ببینید:  راهنمای خرید لامپ LED - نکات مهم پیش از خرید لامپ LED

چون ساخت ترانزیستور در خانواده MOS و IIL دارای چگالی بالایی است لذا این دو خانواده اغلب در توابع LSI بکار می روند.

سه خانواده دیگر ،TTL ، ECL و CMOS دارای قطعات LSI بوده و همچنین تعداد زیادی از قطعات MSI و SSI نیز در آنها استفاده می شوند.

میزان تراکم گیتها در مدارهای مجتمع دیجیتال

میزان تراکم گیتها در مدارهای مجتمع با مقیاسهای ULSI , SLSI , VLSI , LSI , MSI , SSI عنوان می شوند.

مدارهای مجتمع با مقیاس کوچک یا SSI عبارتند از تعداد کمی از گیت ها یا مدارات فلیپ فلاپ در یک بسته آی سی. محدودیت در تعداد مدارهای قطعات SSI در حقیقت تعداد پایه های بسته بندی است. مثلأ یک بسته چهارده پایه تنها می تواند چهار گیت دو ورودی را در خود جای دهد؛ هر گیت سه پایه دارد که دو تای آنها ورودی و سومی خروجی است. جمع این پایه ها برای چهار گیت، دوازده خواهد بود؛ و دو پایه باقی مانده، تغذیه مدار می باشند.

مدارهای مجتمع با مقیاس متوسط یا MSI دارای تقریبا 10 الی 200 گیت در هر بسته می باشند. این وسیله ها معمولا توابع دیجیتال ساده همچون دیکدر ها – جمع کننده ها و ثبات ها را اجرا می نمایند.

مدارهای مجتمع با مقیاس بزرگ یا LSI بین 200 تا چند هزار گیت در هر بسته دارند. این بسته ها سیستم های دیجیتالی همچون پردازنده ها ، تراشه های حافظه و ماژول های قابل بر نامه ریزی را شامل می شوند.

همچنین ببینید:  تطبیق امپدانس در بلندگو برای داشتن بهترین توان خروجی

مدارهای مجتمع با مقیاس خیلی بزرگ یا VLSI شناخته می شوند که حاوی هزاران گیت در یک بسته اند. مثالهایی از این گروه عبارتند از آرایه های بزرگ حافظه و تراشه های پیچیده ریز کامپیوترها. VLSI ها به دلیل کوچکی و ارزانی انقلابی در تکنولوژی ساخت سیستم های کامپیوتری به وجود آورده و به طراحان امکان ساخت و ایجاد ساختارهایی را دادند که قبلا اقتصادی نبودند.

در جدول زیر میزان تراکم گیتها در هر یک از مقیاسهای گفته شده مشاهده خواهید کرد:

تراکم گیتها در مدارهای مجتمع دیجیتال

نحوه شماره گذاری مدارهای مجتمع دیجیتال

آی سی های TTL

آی سی های TTL معمولأ با سری شماره های 5400 و 7400 شناخته می شوند. نوع اول محدوده گرمایی گسترده تری در عمل دارند و برای صنایع نظامی مناسبند ، و گروه دوم دارای محدوده گرمایی کمتری بوده ودر صنعت بکار می روند. سری 7400 بدان معنی است که بسته بندی ها با اعداد 7400 ،4701 و 7402 شماره گذاری می شوند.

برخی از سازندگان ، TTL ها را با شماره های متفاوت دیگری مانند سری 9000 و 8000 در دسترس قرار می دهند.

آی سی های CMOS

آی سی های CMOS معمولا با سری شماره های 4000 شناخته می شوند. مانند: 4001 ، 4009 ، 4049 و 40106

موفق و پیروز باشید…

منبع: گوگل

برچسب ها

مدیر سایت

من سید سجاد فخری، از بچگی عاشق الکترونیک بودم و عاشق کارهای عملی هستم. حتما نظرات خودتون رو در آخر نوشته ها اعلام کنید. مطمئن باشید در کوتاه ترین زمان به دیدگاههای شما پاسخ داده میشه.

مطالب زیر را هم بخوانید

1 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن

بلوک تبلیغ حذف شد

با غیرفعال کردن بلوک تبلیغات از ما حمایت کنید.