Микросхем различного

Многообещающим вариантом программируемых схем универсальной логики является класс так называемых микросхем программируемой матричной логики - ПМЛ (programmable array logic - PAL). Этим названием изготовители подчеркивают их отличие от микросхем ПЛМ (PLA). В ПМЛ, как и в ПЛМ, входы и их инверсии с помощью разрушаемых перемычек подключены к многовходовым элементам И. Основное же отличие состоит в том, что в ПМЛ выходные элементы ИЛИ не могут произвольно подключаться разработчиком к выходам любых элементов И. В ПМЛ каждый элемент ИЛИ постоянно подключен к определенной группе элементов И (группе вертикальных шин). Выпускаются несколько типов микросхем ПМЛ, отличающихся числом и составом этих групп. Необходимое разнообразие в коммутации выходов И со входами ИЛИ в ПМЛ обеспечивается тем, что разработчик в каждом случае выбирает определенный тип микросхемы точно так же, как он это делает при работе с россыпью.

1.1.3. Классификация логических микросхем программируемой логики.................31

1.1.4. Общие (системные) свойства микросхем программируемой логики..............41

1.1.3. Классификация логических микросхем программируемой логики

1.1.4. Общие (системные) свойства микросхем программируемой логики

Программируемость мультиплексоров в этой схеме и всех дальнейших не отображается, т. к. она присуща всем имеющимся в схеме мультиплексорам, если не оговорено противоположное. В зависимости от программирования каждый мультиплексор передает на выход сигнал с того или иного входа. Триггер может программироваться на режимы работы триггера типа D или Т. Заметим, кстати, что при описании микросхем программируемой логики триггеры в иностранной литературе чаще всего называют регистрами. Триггеры тактируются положительными фронтами синхросигналов и имеют входы установки S и сброса R. Выходные сигналы ФБ передаются в ПМС и в блоки ввода/вывода БВВ.

Проблема защиты интеллектуальной собственности для многих вариантов микросхем программируемой логики приобретает особую остроту. Имея дело с программируемыми схемами, во многих случаях легко воспользоваться плодами чужого труда, т. к. при этом не потребуется что-либо разрабатывать и изготовлять, а нужно лишь получить сведения о содержимом памяти конфигурации и затем загрузить их в готовую микросхему, купленную у поставщика. Возможности легкой кражи проектов создают большой соблазн для недобросовестных людей, которых следовало бы называть просто ворами, но мы, во избежание бытового оттенка изложения, назовем их взломщиками.

Уязвимость микросхем программируемой логики по отношению к клонированию или реконструкции проектов зависит от характера проекта и схемо-технологии микросхемы.

Выполнение натурных экспериментов существенно увеличивает вероятность выпуска бездефектной продукции. Средства ускорения работ на этом этапе и возможности его переноса на ранние этапы разработки, т. е. до того момента, когда будет закончено изготовление конечного продукта, известны — это прототипные системы и средства проведения экспериментов с ними. Прототипные платы широко использовались и ранее, в частности, при создании микропроцессорных систем. Аналогична и ситуация при разработке систем и устройств на основе средств программируемой логики. Прототип-ная плата содержит одну или несколько микросхем программируемой логики и дополнительную аппаратуру, связанную с ее целевым назначением, например, средства управления и отображения, микросхемы быстродействующих ОЗУ. Широкий спектр прототипных плат выпускается и поставляется различными отечественными и зарубежными фирмами. Здесь можно указать средства фирм Altera (Demo Board), PLD Applications (платы PCI Bus Evaluation Board), Xilinx, Virtual Computer Corp., Video Software (платы НОТ PCI Design Kit) и др.

D появилась возможность более широкого применения встраиваемых в БИС специальных тестирующих фрагментов (затраты на добавление тестирующих элементов существенно меньше затрат на настройку). При этом процедура разработки последовательности тестирования и организация процесса тестирования должны учитывать новые возможности современной элементной базы (в том числе специфические возможности микросхем программируемой логики).

архитектурных особенностей микросхем программируемой логики фирмы Altera. В сущности, язык AHDL является языком структурного описания, т. е. способом представления набора типовых компонентов и их настроек, а также связей между ними. Хотя в языке имеются конструкции, которые "выглядят" как описания поведения, например оператор условия if-then, оператор выбора case, оператор повторения for-generate, надо иметь в виду, что фактически подобные синтаксические конструкции являются описанием определенных структур. Так оператор if-then-else представляет переключатель, который в зависимости от управляющего сигнала, задаваемого условием, подключает к своему выходу (выходам) выходы одной из подсхем, описанных в альтернативных вариантах оператора. Поведенческий аспект скрыт от проектировщика в моделях компонентов, используемых внутри системы проектирования на этапе симуляции собранного проекта. При мысленном сопоставлении AHDL-программе некоторого поведения можно считать, что операторы языка относятся к классу параллельных операторов, т. е. выполнение действия, заданного оператором, происходит при любом изменении операндов другими операторами. При функциональном моделировании предполагается дельта-задержка, а при временном — задержки, значения которых близки к реальным задержкам в выбранных микросхемах.

Данное учебное пособие знакомит читателя с принципами построения полупроводниковых интегральных микросхем различного назначения. Гл.1 посвящена вопросам схемотехники цифровых полупроводниковых микросхем, производство которых занимает ведущее место как по своим масштабам, так и по номенклатуре. Цифровые полупроводниковые интегральные микросхемы являются элементной базой устройств и систем вычислительной техники.

Широкий ассортимент интегральных полупроводниковых микросхем различного назначения, принципы построения и организации которых рассмотрены в данном пособии, требует от разработчика МЭА знаний их схемотехнических особенностей и конструктивного оформления. Развитие техники проектирования и технологии производства таких микросхем привело к необходимости создания микросхем на основе базовых матричных кристаллов (БМК) и программируемых логических устройств (ПЛУ). Вопросам создания полупроводниковых микроэлектронных устройств на БМК и ПЛУ посвящена следующая книга данной серии.

Совокупность типов интегральных микросхем различного функционального назначения, имеющих единую схемотехническую и технологическую основу (например, ТТЛ), а также конструктивное исполнение (например, металлокерамический корпус со штыревыми выводами, расположенными с шагом 2,5 мм) и предназначенных для совместного применения, называют серией.

Для изготовления аналоговых ИМС используют различные типовые процессы биполярной и МДП-технологии, а также гибридной технологии. Отечественной промышленностью освоен массовый выпуск целого ряда серий аналоговых полупроводниковых интегральных микросхем (К140, К.142, KJ53, К154, К174, К190, К521, К551, К553, К554, К572, К590, К594, К1107, КП08 и др.) и гибридных (КИ8, К.219, К224, К237, К416 и др.). Номенклатура аналоговых БИС постоянно расширяется. Состав серий аналоговых ИМС разрабатывается не на базе основного функционального элемента, а включает в себя широкий класс микросхем различного схемотехнического исполнения, которые в совокупности позволяют реализовать отдельные группы устройств аналогового типа в микроэлектронном исполнении. Например, разработана серия К.174, включающая более 20 типов аналоговых ИМС, предназначенных для построения радио- и телевизионных приемников и магнитофонов.

ИМС для телевизионных приемников охватывают широкую номенклатуру микросхем различного функционального назначения (см. табл. 7.8), на базе которых разрабатывают отдельные блоки черно-белых и цветных телевизоров: селектор каналов, тракты изображения, УПЧ, цветности и насыщенности цветов, строчной и кадровой развертки. Дальнейшим направлением их совершенствования является разработка ИМС цифровой обработки составляющих цветного изображения.

Состав серий аналоговых ИМС разрабатывается не на базе основного функционального элемента, а включает в себя широкий класс микросхем различного схемотехнического (функционального) исполнения, которые в совокупности позволяют реализовать определенную группу устройств аналогового типа в микроэлектрониом исполнении. Из всей совокупности линейных ИМС наибольшее распространение получили дифференциальные, операционные и импульсные усилители.

2) БИС с многослойной или многоуровневой коммутацией микросхем различного функционального назначения на неразрезанной полупроводниковой пластине;

В Приложении V приведены примеры некоторых интегральных микросхем различного функционального назначения и разных серий.

Состав серий линейных интегральных микросхем разрабатывается не иа базе основного функционального элемента, а включает в себя широкий класс микросхем различного схемотехнического (функционального) '.исполнения, которые в совокупности позволяют реализовать определенную группу устройств аналогового типа в микроэлектронном исполнении. Из всей совокупности линейных интелральных микросхем наибольшее распространение получили дифференциальные, операционные и импульсные усилители. Рассмотрим основные из них.

В последнее время важной тенденцией развития техники линейных интегральных .микросхем является их использование в аппаратуре связи — приемо-передающей и телевизионной. Это обусловлено, с 'одной стороны, разработкой широкой номенклатуры интегральных микросхем различного функционального назначения, с другой— стремлением разработчиков аишар.атуры связи максимально использовать последние достижения микроэлектроники. Актуальным в этом направлении является создание высокошдеж-

Элементной базой ЦУ и ЭВМ являются интегральные схемы (ИС), которые разрабатываются и выпускаются сериями. Серией ИС называют комплект микросхем различного назначения, которые изготавливаются по единой технологии, имеют согласованные технические характеристики и предназначены для совместной работы в составе цифровой аппаратуры. Сте-

Для удобства разработчиков аппаратуры и по технологическим признакам цифровые интегральные схемы выпускают сериями. Серией называют совокупность микросхем различного функционального назначения, которые имеют согласованные электрические и временные параметры для совместного использования. Микросхемы одной серии изготавливают по единой технологии, и они имеют сходное конструктивное исполнение. В состав современных развитых серий входят десятки типов микросхем — от логических элементов до функционально законченных узлов: счетчиков, регистров, сумматоров, запоминающих устройств, арифметико-логических узлов, микропроцессоров и других,