Интеграла наложения

Положительный опыт разработки и применения малых ЭВМ оказал влияние на направление развития интегральной электроники. При переходе от схем с малой и средней степенями интеграции к интегральным микросхемам с большой и сверхбольшой степенями интеграции (БИС и СБИС) возникает проблема их применимости. Интегральную микросхему с большой степенью интеграции (БИС), содержащую тысячи логических элементов, не говоря о СБИС с ее десятками тысяч и более элементов, если это не схема памяти, трудно сделать пригодной для широкого круга потребителей. Первоначально считалось, что на основе автоматизированного проектирования будут выпускаться заказные БИС и СБИС, изготовляемые по индивидуальным требованиям заказчиков. Однако в дальнейшем оказался возможным и другой путь — создание на одной или нескольких БИС или СБИС функционально законченного (8—16 разрядов и более) устройства обработки информации. Это устройство (микросхему или несколько образующих его микросхем) называют микропроцессором, так как оно по своим логическим функциям и структуре напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ. Микропроцессоры (МП) по быстродействию и возможностям системы команд приближаются к процессорам малых ЭВМ. Однако из-за ограниченного числа выводов корпуса МП (обычно 42) трудно реализовать интерфейс МП с внешним оборудованием с высокой пропускной способностью. В табл. 1.1 приведены характеристики некоторых микропроцессоров.

Любой активный элемент (транзистор или интегральную микросхему и вообще усилительное устройство) можно представить шумящим четырехполюсником ( 5.3).

Цифро-аналоговый преобразователь К572ПА1 (А—Г) представляет собой полупроводниковую интегральную микросхему ЦАП, предназначенную для устройств преобразования информации в электронной аппаратуре различного назначения и устройств ввода и вывода ЭВМ. Основные параметры ЦАП приведены в табл. 10.1.

Аналого-цифровой преобразователь К572ПВ1 (А, Б, В) представляет собой полупроводниковую интегральную микросхему маломощного АЦП на 12 двоичных разрядов, предназначенную для работы в электронной аппаратуре широкого применения. Этот преобразователь выполняет функцию АЦП последовательного типа совместно с внешним компаратором (усилителем) с выводом параллельного двоичного кода. Основные параметры АЦП приведены в табл. 10.2.

Плотность пассивных и активных компонентов при их многослойном расположении в гибридной интегральной микросхеме, выполненной по тонкопленочной технологии, может достигать 300—500 эл/см2. Внешний вид гибридной интегральной микросхемы без корпуса показан на 2.4. Собранную гибридную интегральную микросхему помещают в жесткий металлический или пластмассовый корпус, предназначенный для повышения механической прочности и герметизации схемы ( 2.5).

ментарных бескорпусных оптронов и типовую интегральную микросхему, подключаемую к фотоприемнику оптрона.

МП можно рассматривать как интегральную микросхему и как вычислительное устройство. В качестве микросхемы МП не имеет новых качественных отличий. Как вычислительное устройство МП характеризуется следующими данными: разрядностью, числом команд микропрограммного управления, временем выполнения команд, числом уровней прерывания и т. п.

полупроводниковой интегральной микросхемы, в которой активные и пассивные элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразъемно связанных р-п-перехо-дов в одном исходном полупроводниковом материале. Это позволило исключить процесс сборки радиоаппарата, повысить плотность упаковки и надежность межэлементных соединений. Таким образом, полупроводниковая электроника вступила в новую фазу своего развития — появилась микроэлектроника. В дальнейшем полупроводниковую интегральную микросхему будем называть интегральной микросхемой (ИМС). Переход к ИМС стал возможен благодаря освоению новой полупроводниковой технологии, характеризующейся созданием групповых методов изготовления пленарных (плоских) р-п-р- или га-р-п-структур. При современном групповом технологическом цикле может быть изготовлено одновременно несколько десятков тысяч ИМС с количеством элементов от 50 до 500 или несколько тысяч ИМС с количеством элементов порядка 5000, т. е. одновременно может быть выполнено несколько миллионов элементов с помощью тех же простейших технологических операций по формированию р-и-переходов, что и при изготовлении одиночного планарного транзистора. Это позволяет обеспечить высокую идентичность параметров ИМС и значительно повысить надежность по сравнению с аналогичными схемами на дискретных элементах. За счет усложнения элементной базы происходит уменьшение сложности конструкции, числа внешних соединений и объема электронной аппаратуры.

1. Что такое уровень интеграции и степень интеграции? 2. Какие функции выполняют большие интегральные схемы? 3. Какие разновидности планарной технологии используют при изготовлении интегральных транзисторов? 4. Как создаются в интегральных микросхемах пассивные элементы? 5. В чем сущность технологического метода фотолитографии? 6. Что представляет собой эпитаксиальный слой на кристаллической подложке и каким образом получают в этом слое л-островки, служащие основой для изготовления элементов интегральной микросхемы? 7. Объясните сущность диффузионно-ллаяарной технологии. 8. Каковы преимущества эпитаксиалыю-планарной технологии перед диффузионно-планарной? 9. Какие компоненты используют при создании гибридных интегральных микросхем? 10. Как осуществляется объединение пленочных пассивных элементов в гибридную интегральную микросхему? 11. Какие требования предъявляют к изоляционным материалам, используемым при герметизации интегральных микросхем? 12. Перечислите основные типы защитных корпусов, применяемых для герметизации интегральных микросхем. 13. Какие функции реализуют аналоговые интегральные микросхемы?

Логическую интегральную микросхему, состояние выходов которой зависит только от логических переменных на ее входах в данный момент времени, называют комбинационной.

Ниже основное внимание уделено особенностям выполнения программных защит, реализуемых на ЭВМ специального вида — микроЭВМ или многопроцессорных системах, основным элементом которых является микропроцессор. Под последним обычно понимают универсальную цифровую интегральную микросхему большой степени интеграции с программируемой логикой или функцией.

6.16. На входе цепи (см. 6.14) действует сигнал e(t) = = ?ехр( — ou). г^О. Определить и построить выходной сигнал при ос= 10* с'1, тр = Ср/(1//гр + 1/Лы)= 10 мс, т, = С0/(1//г + 1/Я() = 5 х х 10 5 с, используя метод интеграла наложения.

Решение задачи методом интеграла наложения (интеграл Дюамеля)

ача решается методом интеграла наложения

Если произвести замену переменной t — т = т'; dr = — di', то получим другую форму интеграла наложения

Из приведенных двух форм интеграла наложения при расчетах конкретных примеров следует применять ту, которая дает более простое подынтегральное выражение.

Если переходная или импульсная характеристики цепи известны, то ее реакция на воздействие произвольной формы может быть найдена с помощью интеграла Дюамеля или интеграла наложения.

Интеграл наложения. При нахождении реакции цепи с помощью интеграла наложения используется импульсная характеристика цепи h (t). Для получения общего выражения интеграла наложения аппроксимируем входной сигнал /t (t) с помощью системы единичных импульсов длительности с/т, амплитуды ft (т) и площади /! (т) d (т) ( 7.28). Выходная реакция цепи на каждый из единичных импульсов /2 (t) =/t (т) h (t — т) dr. Используя принцип наложения, нетрудно получить суммарную реакцию цепи на систему единичных импульсов:

Интеграл (7.102) носит название интеграла наложения*. Между интегралами наложения и Дюамеля существует простая связь, определяемая связью (7.96) между импульсной h (t) и переходной g(t) характеристиками цепи. Подставив, например, значение h(t) из (7.96) в формулу (7.102) с учетом фильтрующего свойства 5-функции (6.39), получим интеграл Дюамеля в форме (7.101).

цепи со сложной структурой), целесообразно использовать такие методы, как спектральный (операторный) или метод интеграла наложения, основанные на принципе суперпозиции.

При анализе прохождения сигналов через узкополосные системы, помимо перечисленных методов анализа, дающих точное решение, применяются приближенные методы, позволяющие для ряда задач получить решения, достаточно близкие к точным. На 5.4 схематически представлена классификация методов анализа, которые рассматриваются в данной книге. Приближенные методы анализа (методы огибающей, «мгновенной» частоты, приближенный спектральный метод) и примеры их использования рассмотрены в гл. 7. Ниже приводится краткое изложение спектрального (операторного) метода и метода интеграла наложения.

•Метод дифференциальных ураднений Спектральный (операторный) метод Метод интеграла наложения Метод огибающей Метод „мгновенной" . частоты Приближенный ^нейтральный метод