Микросхемы это. КМОП микросхемы: принцип работы, преимущества и особенности применения

Что такое КМОП микросхемы. Как работают КМОП схемы. Каковы основные преимущества КМОП технологии. Какие особенности нужно учитывать при использовании КМОП микросхем. Где применяются КМОП микросхемы в современной электронике.

Что такое КМОП микросхемы и история их появления

КМОП (комплементарная металл-оксид-полупроводник) или CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) — это технология производства интегральных микросхем, основанная на использовании полевых транзисторов с изолированным затвором.

История КМОП технологии началась в конце 1920-х годов с открытия полевого эффекта. Однако в то время приоритет отдавался вакуумным приборам, и потенциал полевых транзисторов не был оценен. Только в 1960-х годах, когда возможности биполярных транзисторов стали исчерпываться, ученые вернулись к идее использования полевого эффекта.

Первые КМОП микросхемы появились в 1968 году. В СССР серийное производство КМОП ИС началось в 1970-х годах с выпуска серии К176, а затем популярной серии К561.

Принцип работы КМОП схем

Основу КМОП схем составляют комплементарные пары МОП-транзисторов:

• n-канальный транзистор с затвором n-типа
• p-канальный транзистор с затвором p-типа

Такая пара транзисторов образует инвертор — базовый логический элемент КМОП схем. Когда на вход подается логическая единица, открывается n-канальный транзистор и закрывается p-канальный. На выходе формируется логический ноль. При подаче на вход логического нуля происходит обратный процесс.

Более сложные логические элементы и узлы строятся путем комбинации таких базовых инверторов. Например, элемент 2И-НЕ состоит из двух последовательно соединенных пар комплементарных транзисторов.

Основные преимущества КМОП технологии

КМОП микросхемы обладают рядом важных преимуществ по сравнению с биполярными ИС:

• Очень низкое энергопотребление в статическом режиме
• Широкий диапазон напряжений питания (3-15 В)
• Высокое входное сопротивление (до 100 МОм и выше)
• Большая нагрузочная способность выходов
• Высокая помехоустойчивость
• Простота схемотехнических решений

Благодаря этим качествам КМОП микросхемы широко используются в портативных устройствах с батарейным питанием, а также в сложных цифровых системах.

Особенности применения КМОП микросхем

При использовании КМОП ИС необходимо учитывать следующие нюансы:

• Чувствительность к статическому электричеству. Требуются меры защиты при монтаже и эксплуатации.
• Зависимость параметров от напряжения питания. При снижении напряжения падает помехоустойчивость.
• Относительно невысокое быстродействие (до 1-5 МГц для стандартных серий).
• Необходимость согласования уровней при работе с ТТЛ микросхемами.

Для защиты от статики рекомендуется использовать заземленные рабочие поверхности, антистатические браслеты, начинать монтаж с выводов питания.

Области применения КМОП микросхем

КМОП технология широко используется для производства следующих типов микросхем:

• Логические элементы и комбинационные схемы
• Триггеры, регистры, счетчики
• Мультиплексоры, шифраторы, дешифраторы
• Микропроцессоры и микроконтроллеры
• Статические ОЗУ
• АЦП и ЦАП
• ПЛИС

КМОП микросхемы нашли применение в самых разных областях электроники:

• Вычислительная техника
• Телекоммуникационное оборудование
• Бытовая электроника
• Автомобильная электроника
• Промышленная автоматика
• Измерительные приборы

Современные тенденции развития КМОП технологии

Основные направления совершенствования КМОП микросхем:

• Уменьшение проектных норм (до 3-5 нм)
• Снижение напряжения питания (до 0.8-1.2 В)
• Повышение быстродействия (до десятков ГГц)
• Увеличение степени интеграции (миллиарды транзисторов на кристалле)
• Снижение энергопотребления
• Улучшение радиационной стойкости

Это позволяет создавать все более мощные и экономичные процессоры, память и другие цифровые схемы для современных электронных устройств.

Заключение

КМОП технология, несмотря на солидный возраст, продолжает оставаться основой современной микроэлектроники. Низкое энергопотребление, простота применения и постоянное совершенствование обеспечивают КМОП микросхемам доминирующее положение в цифровой электронике. Понимание принципов работы и особенностей КМОП схем необходимо каждому разработчику электронной аппаратуры.

Урок 2.5 — Транзисторы и микросхемы

Транзистор

Я очень долго думал, как объяснить простыми человеческими словами, что же такое транзистор. Даже если рассказывать о транзисторе очень-очень поверхностно, мне придётся написать не менее пяти листов, используя заумные термины.

Потом меня осенило: ведь главная цель моего обзора – не дать академические знания (за ними пожалуйте в университет или хотя бы в Википедию), а научить начинающего радиолюбителя хотя бы отличать транзистор от конденсатора и резистора, чтобы успешно собрать свои первые конструкции (например, наборы Мастер Кит).

Поэтому лучше всего сказать так: транзисторы – это радиодетальки с тремя выводами, предназначенные для усиления и преобразования сигналов. Так они могут выглядеть в жизни:

 

 

Так обозначается транзистор на схеме:

У транзистора, как мы уже поняли, три вывода: база (B), коллектор (C), эмиттер (E).
На базу обычно подаётся входной сигнал, с коллектора — снимается усиленный сигнал, а эмиттер является общим проводом схемы. Конечно, это очень примитивное описание принципов работы транзистора, и вообще есть очень много нюансов, но мы уже договорились, что я не буду мучить вас чтением многостраничного труда.

На самой радиодетали выводы никак не маркированы. Какого-либо стандарта расположения выводов тоже нет. Так как же определить, где какой вывод?
Придётся воспользоваться справочной информацией: на каждый транзистор имеется так называемый даташит, или, иными словами, паспорт радиодетали. В даташите приводится вся информация по транзистору: максимально допустимые ток и напряжение, коэффициент усиления, расположение выводов и многое-многое другое. Даташиты проще всего искать в сети Интернет, также основные параметры транзисторов можно найти в радиолюбительской литературе.

 

Взаимозаменяемость транзисторов

Так как транзистор имеет гораздо более сложное устройство и больше значащих параметров, чем резистор, конденсатор или диод, подобрать допустимую замену отсутствующему компоненту непросто. Как минимум, у заменяемого транзистора должен быть такой же тип корпуса и цоколёвка (расположение выводов). Новый транзистор должен иметь такую же структуру: NPN или PNP. Кроме того, необходимо учитывать электрические параметры: допустимые токи, напряжения, в некоторых случаях – граничную частоту и т.п.
Иногда разработчик схемы делает этот труд за вас, предлагая возможные аналоги транзистора. В сети Интернет и в радиолюбительской литературе также имеются справочные таблицы с информацией о возможных аналогах транзисторов.
В наборы Мастер Кит также иногда вкладываются вместо оригинальных (временно отсутствующих на складе) транзисторов их аналоги, и такая замена не ухудшает качества работы готовой конструкции.

 

Установка транзистора на печатную плату

 Вообще же, для успешной сборки набора Мастер Кит необязательно знать, где какой вывод у транзистора. Достаточно совместить «ключи» на транзисторе и на печатной плате – и выводы транзистора «автоматически» установятся так, как положено.

Посмотрите на рисунок. У транзистора есть «ключ» — при взгляде на него сверху явно видно, что корпус полукруглый. Такой же «ключ» имеется на печатной плате. Для корректной установки транзистора достаточно совместить «ключи» на транзисторе и на печатной плате:

 

Микросхема

Микросхема – это уже почти готовое устройство, или, образно говоря, электронный полуфабрикат.

Микросхема содержит в себе электронную схему, выполняющую определённую функцию: это может быть логическое устройство, преобразователь уровней, стабилизатор, усилитель. Внутри микросхемы размером с ноготь могут содержаться десятки (а иногда и сотни, миллионы и миллиарды) резисторов, диодов, транзисторов и конденсаторов.

Микросхемы выпускаются в различных корпусах и имеют разное количество выводов. Вот некоторые примеры микросхем, с которыми может работать начинающий радиолюбитель:

 

Цоколёвка микросхемы

Выводы нумеруются против часовой стрелки начиная с левого верхнего. Первый вывод определяется с помощью «ключа» — выемки на краю корпуса или точки в виде углубления.

Взаимозаменяемость микросхем

Микросхема – это узкоспецифическая готовая электронная схема, содержащая в себе огромное количество элементов, и в общем случае каждая микросхема уникальна.
Но всё же в некоторых случаях можно подобрать замену. Разные производители могут выпускать одинаковые микросхемы. Проблема только в том, что не существует никакой унификации в названии (иногда, но не обязательно, могут совпадать цифры наименований). Например, MA709CH, MC1709G, LM 1709L SN72710L, К153УД1А/Б — это одна и та же микросхема разных фирм-производителей.

В некоторых случаях в наборы Мастер Кит также могут входить аналоги микросхем. Это нормально, и не ухудшает характеристик готовой схемы.

Микросхемы — стабилизаторы напряжения

Микросхемы стабилизаторов напряжения имеют три вывода, поэтому их легко можно перепутать с транзистором. Но в корпусе этого маленького компонента могут содержаться десятки транзисторов, резисторов и диодов. Например, на рисунке ниже представлена микросхема 78L05. Вы можете подавать на её вход напряжение от 5 до 30В, на выходе же микросхемы будет присутствовать неизменное напряжение 5В, при этом нагрузочная способность микросхемы – 100 мА. Подобный стабилизатор выпускается и в более мощной версии – до 1А нагрузочной способности, называется он 7805 и имеет более крупный корпус.

 

 

 

Установка микросхемы на печатную плату

На микросхеме и на печатной плате имеются «ключи», и при установке микросхемы на плату обязательно требуется их совмещать, как показано на рисунке ниже:

 

Скачать урок в формате PDF

Введение в фоточувствительные интегральные микросхемы

Добавлено 22 февраля 2021 в 19:22

Сохранить или поделиться

В данной статье мы продолжаем вводное обсуждение светочувствительных компонентов, которые создают выходной ток более высокой амплитуды, чем фотодиоды.

Краткое заключение из предыдущей статьи о фототранзисторах: если в вашем приложении важными характеристиками производительности являются скорость или линейность, вы, вероятно, предпочтете использовать фотодиод вместо фототранзистора. Если скорость и линейность не особенно важны, а внутреннее усиление фототранзистора позволяет добиться значительного снижения стоимости, сложности или места на плате, вам следует подумать о фототранзисторе.

Однако оказывается, что это не решение «или-или». Есть третий вариант. Я называю эту группу компонентов «светочувствительными интегральными микросхемами». Когда я использую этот термин, я в первую очередь имею в виду устройства, которые Hamamatsu называет «photo IC diode» (фотодиод на базе микросхемы), но он также включает в себя любой другой компонент, который объединяет фотодиод и усилитель в одном корпусе.

Фотодиод плюс трансимпедансный усилитель

Об этом первом типе светочувствительных интегральных микросхем мало что можно сказать. В наш век чрезвычайно сложных ИС со смешанными сигналами неудивительно, что инженеры придумали способ объединить фотодиод и трансимпедансный усилитель (TIA, transimpedance amplifier) в один компонент.

Лучший способ узнать об этих компонентах – прочитать технические описания на те компоненты, которые вам нравятся. Например, OPT301 от Texas Instruments имеет коэффициент усиления трансимпедансного усилителя 120 дБ, полосу пропускания 4 кГц и фотодиод с режимом нулевого смещения, чувствительный к видимому, ультрафиолетовому и инфракрасному свету.

Рисунок 1 – На схеме показана внутренняя архитектура светочувствительной микросхемы OPT301

MLX75305 от Melexis, похоже, использует фотопроводящий режим и включает в себя дополнительную выходную схему.

Рисунок 2 – Внутренняя архитектура датчика свет-напряжение «SensorEyeC» MLX75305 от Melexis. По-моему, это название слишком заумное

Примером более экзотического компонента в этой категории является ADN3010-11 от Analog Devices. Он оснащен германиевым фотодиодом, в дополнение к трансимпедансному усилителю включает в себя ограничивающий усилитель и предназначен для оптической передачи данных со скоростью до 11,3 Гбит/с.

Рисунок 3 – ADN3010-11 предназначен для детектирования света «включен/выключен» и выдает дифференциальный выходной сигнал

Фотодиоды на базе микросхем (photo IC diode)

Как упоминалось выше, здесь я использую терминологию Hamamatsu. Фотодиод на базе микросхемы отличается как от усилителя на основе фототранзистора, так и от компонента, совмещающего фотодиод с трансимпедансным усилителем, тем, что он не преобразует фототок в напряжение.

Выходной сигнал фотодиода на базе микросхемы – это ток, и этот ток можно использовать практически так же, как фототок обычного фотодиода. Разница в том, что этот ток намного больше, потому что устройство включает в себя усилитель тока с большим коэффициентом усиления. Таким образом, фотодиоды избавляются от основной причины недовольства ими (то, что они создают чрезвычайно малые фототоки), не заставляя разработчика переходить на фототранзисторы.

На следующей диаграмме показана внутренняя структура и схемная реализация фотодиода на базе микросхемы от Hamamatsu.

Рисунок 4 – Обратите внимание, что фотодиод в этом устройстве имеет обратное смещение и, следовательно, работает в фотопроводящем режиме

Как вы можете видеть на диаграмме, фотодиод на базе микросхемы дает усиление 1300 А/А, а компоненты с более высоким усилением от Hamamatsu обеспечивают 30 000 А/А. Увеличение амплитуды фототока в 30 000 раз значительно упрощает работу с выходным сигналом.

Еще одним преимуществом фотодиодов на микросхемах является их способность включать в себя второй фотодиод, который может компенсировать смещения, вызванные чувствительностью к длинам волн в ближней инфракрасной области. Вычитая сигнал, генерируемый фотодиодом, который реагирует только на ближний ИК-диапазон, устройство обеспечивает спектральный отклик, который ограничен в основном видимыми длинами волн.

Рисунок 5 – На этой схеме из технического описания S10604-200CT показан второй фотодиод, который позволяет устройству автоматически компенсировать чувствительность в ближнем ИК-диапазоне

Формирование сигнала напряжения

Как показано на двух предыдущих диаграммах, для формирования сигнала напряжения из выходного тока фотодиода вам не нужен трансимпедансный усилитель. Усилитель вырабатывает токовый сигнал, который можно эффективно преобразовать в полезный сигнал напряжения с помощью не более чем простого резистора. Хотя я не против разработки трансимпедансных усилителей, трудно поспорить с простотой и удобством использования только одного резистора.

Выходной конденсатор, показанный на схемах (подключен пунктирными линиями), не важен, но рекомендуется как средство подавления нежелательных высокочастотных компонентов в выходном сигнале.

Заключение

У меня сложилось впечатление, что компоненты, совмещающие фотодиод с трансимпедансным усилителем, не очень популярны, и я признаю, что я не был бы склонен использовать их вместо дискретных фотодиодов с отдельной схемой трансимпедансного усилителя.

Фотодиоды на базе микросхем кажутся намного более привлекательными. В этой статье я сосредоточился на устройствах Hamamatsu, но должно быть, по крайней мере, несколько других компаний, которые производят подобные компоненты. Единственным другим производителем, с которым я столкнулся при написании этой статьи, был ROHM, который продает аналогичное устройство и называет его «микросхема датчика окружающей освещенности с аналоговым токовым выходом» (analog current output type ambient light sensor IC). Если у вас есть опыт работы с фотодиодами на базе микросхем, или вы можете порекомендовать других производителей, не стесняйтесь делиться своими знаниями в разделе комментариев.

Оригинал статьи:

Теги

Режим нулевого смещенияТрансимпедансный усилительФотодиодФотодиод на базе микросхемыФоточувствительная микросхема

Сохранить или поделиться

МИКРОСХЕМЫ ПАМЯТИ

    Принципиально микросхемы памяти делятся на энергонезависимые, не теряющие информацию при выключении питания, и энергозависимые, содержимое которых при каждом включении считается неопределенным. Первые из них предназначены для хранения программ, констант, таблиц и других, не меняющихся или редко меняющихся данных, и называются ПЗУ (постоянные запоминающие устройства). Вторые предназначены для временного хранения данных, возникающих в процессе функционирования устройства, и называются ОЗУ (оперативные запоминающие устройства). В свою очередь, ПЗУ классифицируются по способу занесения информации и по способу ее стирания, если только такая возможность существует в данном классе ПЗУ. Самым дешевым способом записи является масочное программирование в процессе изготовления кристалла. Микросхемы ЗУ с <прошитой> информации — ROM (Read Only Memory) — невозможно перепрограммировать, и применяются они только при массовом производстве, большой серийности и гарантированной безошибочности заносимого текста. Следующая разновидность ПЗУ — PROM (Programmable Read Only Memory) — поставляется в <чистом> виде и предоставляет пользователю возможность самостоятельно, с помощью программатора, занести требуемое содержимое. Если этот процесс необратим, то такие микросхемы называются OTP (One Time Programmable) — однократно программируемые. Если существует возможность очистки содержимого с последующим занесением нового, то микросхемы называются EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). И, наконец, в зависимости от способа стирания они могут быть либо UV-EPROM, с ультрафиолетовым стиранием, либо EEPROM, с электрическим стиранием. Однако, сложившаяся за последние годы терминология чаще использует аббревиатуру EEPROM за определенной разновидностью памяти, которая, в каком-то смысле, может считаться энергонезависимым ОЗУ.

    Собственно ПЗУ с электрическим стиранием принято называть Flash памятью. Отличия между ними достаточно велики. EEPROM допускает при записи произвольный доступ к ячейкам памяти, Flash память предполагает только страничный, то есть с разбивкой на сектора, доступ при стирании/записи. Переписать содержимое единственной ячейки памяти невозможно. При чтении принципиальной разницы между ними нет. Кроме того, программирование Flash памяти — это целый процесс, который требует дополнительных программных шагов для перевода микросхемы в режим программирования и контроля его окончания. В итоге, область применения Flash памяти — тексты программ, таблицы и другие данные, изменение которых или не предполагается вовсе, или допускается, но весьма редко. EEPROM память используется для текущего запоминания данных в процессе работы, при смене констант, настроек (например в телевизоре), с автоматическим их сохранением при выключении питания. В то же время Flash память обладает большей емкостью и меньшей ценой при пересчете на стоимость хранения одного байта информации.
     Оперативная память (RAM — Random Access Memory) принципиально делится на два типа: статическая — SRAM и динамическая — DRAM. Первая, при наличии питающего напряжения, может сохранять записанную информацию как угодно долго без всяких обращений к ней. Запоминающей ячейкой является триггер. Вторая требует постоянной <регенерации>, то есть считывания и повторной записи в соответствующие ячейки. Это связано с физической основой хранения, которой в DRAM является конденсатор ничтожно малой емкости, включенный на пересечении строк и столбцов матрицы. Этим достигается сверхвысокая плотность упаковки и большая удельная информационная емкость микросхемы. Платой является необходимость периодически осуществлять цикл регенерации. Также приходится жертвовать энергопотреблением. Микросхемы DRAM применяются сегодня практически только в компьютерах и другой вычислительной технике.
     Для нас больший интерес представляют микросхемы SRAM, которые, в свою очередь подразделяются на микромощные со сравнительно небольшим (55 — 120 нс) быстродействием и высокоскоростные (7 — 25 нс) со значительно большим энергопотреблением.
     Существуют и другие разновидности ОЗУ, например «Zero-Power» со встроенной литиевой батареей или «Dual-Port» с отличной от обычных системой доступа к информации.

Основные параметры микросхем памяти:

информационная емкость. Cпособность хранить определенное число бит двоичной информации; организация микросхем ЗУ. Она может быть различной при одном и том же объеме памяти. Например, 65 536 бит могут выглядеть как 4 096 х 16, или как 8 192 х 8, или в другом сочетании. Внутренняя организация запоминающей матрицы при этом остается неизменной, изменяется только внешний интерфейс и, соответственно, число внешних выводов;

время выборки. Bремя от подачи последнего из сигналов, разрешающих чтение до появления на выходе устойчивых данных; потребляемая мощность. Как обычно, существует компромисс между потребляемой мощностью и быстродействием микросхемы; напряжение питания. Общая тенденция к снижению напряжения питания привела к появлению микросхем ЗУ, работающих при 3,3, 2,5 и даже 1,8 вольт; температурный диапазон. Коммерческий, индустриальный или расширенный.

    К специфическим параметрам ЗУ относятся такие как: время хранения (часов, лет), число циклов перезаписи, время стирания и другие.

    В заключение, необходимо отметить, что микросхемы EEPROM и Flash типов часто имеют последовательный внешний интерфейс обмена данными. Это значительно уменьшает скорость обмена, но, в тех применениях, где она не критична, позволяет экономить число внешних выводов микросхем, занимаемую на печатной плате площадь, число паек.

Микросхемы асинхронных SRAM (ОЗУ): Low Power (малопотребляющие) и High Speed (высокоскоростные)

Статические ОЗУ с функцией долговременного хранения данных (ZeroPower)

Микросхемы программируемых постоянных запоминающих устройств (EPROM)

ЭСППЗУ (EEPROM) с последовательным интерфейсом доступа к данным

ЭСППЗУ (EEPROM) с параллельным интерфейсом доступа к данным

FRAM (Сегнетоэлектрическая память)

FLASH-память с параллельным интерфейсом

FLASH-память с последовательным интерфейсом

Микросхемы КМОП (CMOS).

Что такое и зачем нужны?

Общие сведения о микросхемах КМОП (CMOS)

Наглядный пример тому, как всё сложно запутанно в определении приоритетов научно-исследовательских работ, это микросхемы КМОП и их появление на рынке.

Дело в том, что полевой эффект, который лежит в основе МОП-структуры был открыт ещё в конце 20-х годов прошлого века, но радиотехника тогда переживала бум вакуумных приборов (радиоламп) и эффекты, обнаруженные в кристаллических структурах, были признаны бесперспективными.

Затем в 40-е годы практически заново был открыт биполярный транзистор, а уже потом, когда дальнейшие исследования и усовершенствования биполярных транзисторов показали, что это направление ведёт в тупик, учёные вспомнили про полевой эффект.

Так появился МОП-транзистор, а позднее КМОП-микросхемы. Буква К в начале аббревиатуры означает комплементарный, то есть дополняющий. На практике это означает, что в микросхемах применяются пары транзисторов с абсолютно одинаковыми параметрами, но один транзистор имеет затвор n-типа, а другой транзистор имеет затвор p-типа. На зарубежный манер микросхемы КМОП называют CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Также применяются сокращения КМДП, К-МОП.

Среди обычных транзисторов примером комплементарной пары являются транзисторы КТ315 и КТ361.

Сначала на рынке радиоэлектронных компонентов появилась серия К176 основанная на полевых транзисторах, и, как дальнейшее развитие этой серии, была разработана ставшая очень популярной серия К561. Эта серия включает в себя большое количество логических микросхем.

Поскольку полевые транзисторы не так критичны к напряжению питания, как биполярные, эта серия питается напряжением от +3 до +15V. Это позволяет широко использовать эту серию в различных устройствах, в том числе и с батарейным питанием. Кроме того, устройства собранные на микросхемах серии К561, потребляют очень маленький ток. Да и не мудрено, ведь основу КМОП-микросхем составляет полевой МДП-транзистор.

Например, микросхема К561ТР2 содержит четыре RS-триггера и потребляет ток 0,14 mA, а аналогичная микросхема серии К155 потребляла минимум 10 – 12 mA. Микросхемы на КМОП структурах обладают очень большим входным сопротивлением, которое может достигать 100 МОм и более, поэтому их нагрузочная способность достаточно велика. К выходу одной микросхемы можно подключить входы 10 – 30 микросхем. У микросхем ТТЛ такая нагрузка вызвала бы перегрев и выход из строя.

Поэтому конструирование узлов на микросхемах с применением КМОП транзисторов позволяет применять более простые схемные решения, чем при использовании микросхем ТТЛ.

За рубежом наиболее распространённый аналог серии К561 маркируется как CD4000. Например, микросхеме К561ЛА7 соответствует зарубежная CD4011.

Используя микросхемы серии К561, не следует забывать о некоторых нюансах их эксплуатации. Следует помнить, что хотя микросхемы работоспособны в большом диапазоне напряжений, при снижении напряжения питания падает помехоустойчивость, а импульс слегка «расползается». То есть чем напряжение питания ближе к максимуму, тем круче фронты импульсов.

На рисунке показан классический базовый элемент (вентиль), который осуществляет инверсию входного сигнала (элемент НЕ). То есть если на вход приходит логическая единица, то с выхода снимается логический ноль и наоборот. Здесь наглядно показана комплементарная пара транзисторов с затворами «n» и «p» типов.

На следующем рисунке показан базовый элемент 2И – НЕ. Хорошо видно, что резисторы, которые присутствуют в аналогичном элементе ТТЛ микросхемы, здесь отсутствуют. Из двух таких элементов легко получить триггер, а из последовательного ряда триггеров прямая дорога к счётчикам, регистрам и запоминающим устройствам.

При всех положительных качествах интегральных микросхем серии К561 у них, конечно, есть и недостатки. Во-первых, по максимальной рабочей частоте КМОП микросхемы заметно уступают микросхемам с другой логикой и работающей на биполярных транзисторах.

Частота, на которой уверенно работает серия К561, не превышает 1 МГц. Для согласования микросхем основанных на МОП структурах с другими сериями, например, ТТЛ, применяются преобразователи уровня К561ПУ4, К561ЛН2 и другие. Эти микросхемы также синхронизируют быстродействие, которое у разных серий может отличаться.

Но самый большой недостаток микросхем на комплементарных МОП структурах, это сильнейшая чувствительность микросхемы к статическому электричеству. Поэтому на заводах и лабораториях оборудуются специальные рабочие места. На столе все работы производятся на металлическом листе, который подключён к общей шине заземления. К этой шине подключается и корпус паяльника, и металлический браслет, одеваемый на руку работнику.

Некоторые микросхемы поступают в продажу упакованные в фольгу, которая закорачивает все выводы между собой. При работе в домашних условиях также необходимо найти возможность для стекания статического заряда хотя бы на трубу отопления. При монтаже первыми распаиваются выводы питания, а уже затем все остальные.

Главная &raquo Цифровая электроника &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Криптографические микросхемы

Криптографические микросхемы семейства CryptoAuthentication™ предназначены для безопасного хранения данных небольшого объема, генерации и хранения ключей шифрования, а также для выполнения ряда базовых криптографических операций, включая AES, SHA, ECDSA и ECDH. Простой и понятный API — интерфейс с небольшим набором функций существенно облегчает интеграцию этих микросхем в конечные системы. Основные области применения — симметричная / асимметричная аутентификация, шифрование, проверка целостности данных, электронная цифровая подпись.

 

Ключевыми особенностями криптографических микросхем CryptoAuthentication™ являются безопасное хранение ключей и аппаратные блоки, помогающие противостоять различным внешним атакам, включая агрессивные. Эти малопотребляющие устройства могут работать с любым внешним микроконтроллером общего применения, требуют всего одну линию ввода/вывода, работают в широком диапазоне напряжений питания.  Микросхемы доступны для рядового пользователя — они дешевые, не требуют лицензирования при покупке, выпускаются в удобных для применения корпусах. Разработчикам нет необходимости становиться экспертами в области криптографии, если они хотят добавить надежный уровень аппаратной безопасности в свою конечную систему. Микросхемы и отладочные средства для них нотифицированы и не имеют ограничений на ввоз и использование в России. Примеры потенциальных применений данных микросхем описаны в статьях (см. ниже).

 

Криптографические микросхемы семейства CryptoAuthentication™ реализуют следующие функции:

• высококачественный генератор псевдослучайных чисел TRNG;
• функции шифрования и хэширования AES / SHA;
• алгоритмы цифровой подписи ECDSA;
• алгоритмы формирования сеансового ключа ECDH.

Это позволяет применять криптографическиее микросхемы CryptoAuthentication™ для встраиваемых устройств аутентификации и сетевого взаимодействия (например, счетчики энергии, удаленные медицинские терминалы, автомобильные сигнализации, блоки распределенного управления ответственным оборудованием на производстве, игровые устройства и т.п.).  Важно отметить, что эти специализированные устройства могут эффективно работать как в приложениях «хост — клиент», так и в приложениях «равный с равным» («peer-to-peer»). Это особенно актуально в связи с расширением рынка IoT / IIoT и сферы обмена данными в М2М. Например, IoT / IIoT будет требовать использования обоих типов отношений.

 

Производители

Статьи

Контакты

Куратор направления криптографических микросхем Microchip:	Кривченко Игорь	ik@efo. ru

Аналоговые и цифровые микросхемы

Аналоговые микросхемы

Аналоговые интегральные микросхемы (ИМС) предназначены для преобразования аналоговых сигналов. Аналоговые ИМС используют в аппаратуре связи, телевизионной аппаратуре, радиолокации, медицинской технике и тому подобное. Они более разнообразны, чем цифровые и имеют меньшую плотность упаковки элементов.

По конструктивно-технологичным особенностям аналоговые ИМС могут быть гибридными или полупроводниковыми и изготавливаться на биполярных или полевых транзисторах.

Аналоговые микросхемы делятся на две группы. К первой группе относятся ИМС универсального назначения: операционные усилители, матрицы транзисторов, диодов и т.д., ко второй — специализированные аналоговые ИМС. Интегрированные сверхвысокочастотные (СВЧ) — микросхемы считают специализированными ИМС, но они имеют конструктивно технологическую, схемотехническую и функциональную специфику, что является причиной выделения их в отдельную подгруппу.

Среди аналоговых ИМС выделяют также многоцелевые усилители (операционные усилители). Они предназначены для усиления сигналов в широком диапазоне частот. Ими являются усилители низких, промежуточных и высоких частот. Серия аналоговых операционных усилителей охватывает широкий спектр различного функционального назначения, в совокупности дают возможность разрабатывать определенную группу аналоговых устройств в микроэлектронном исполнении.

Внутренняя схема простого операционного усилителя К140УД7 (LM741)

Аналоговые микросхемы универсальные и многофункциональные. Эти качества закладывают в них при разработке. Многофункциональные микросхемы изготавливают в массовом производстве. Узкоспециализированные ИМС не пользуются большим спросом, производятся в малом количестве или на заказ, поэтому они дорогие. Аналоговым ИМС, особенно операционным усилителям, свойственна функциональная перенасыщенность по большинству параметров. Это позволяет проектировать приборы промышленной электроники на базе интегральных микросхем с высокими техническими и эксплуатационными показателями.

Особенности аналоговой интегральной схемотехники

Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для усиления, обработки и преобразования электрических сигналов, параметры которых изменяются по закону непрерывной функции. К таким аналоговым ИМС принадлежат операционные усилители, интегральные стабилизаторы, компаратора и другие схемы, состоящие из базовых схемотехнических элементов, например, элементарных усилительных каскадов, дифференциальных усилителей, каскадов смещения потенциальных уровней, генераторов стабильного тока, источников опорного напряжения, конечных усилительных каскадов. Эти элементарные схемы широко используются как при проектировании известных, так и при создании новых линейных ИМС.

При разработке полупроводниковых аналоговых ИМС большое внимание уделяется повышению технологичности микросхем, то есть уменьшению количества технологических операций. Это достигается использованием транзисторных структур не только как элементов усиления, а также для выполнения функций пассивных элементов, например, как резисторов, конденсаторов и т. д. При этом важно, чтобы у схемы была низкая чувствительность к разбросу параметров, что увеличивает процент выхода годных ИМС .

Для аналоговых микросхем характерно использования обратных связей как с целью повышения электрических характеристик, так и для расширения функциональных возможностей, например, для выборочного усиления, коррекции характеристик и т. п. Поэтому разработчики радиоаппаратуры вводят внешние цепи обратных связей. Необходимо отметить, что в принципиальных схемах ИМС пытаются избежать местных обратных связей. Например, введение глубокого обратной связи для стабилизации режима работы усилительных каскадов по постоянному току (режим покоя) приводит к заметному уменьшению коэффициента усиления. Поэтому чаще всего режим стабилизируют параметрическими способами, используя транзисторные структуры в диодном включении.

Связь между отдельными каскадами в схеме ИМС непосредственная, без переходных конденсаторов. При этом встает проблема согласования как отдельных каскадов в составе микросхемы, так и отдельных микросхем между собой. Для такого согласования необходимо, чтобы потенциалы входящей и исходящей напряжений были близки к потенциалу общей клеммы источника питания. Это достигается, в частности, с помощью каскадов смещения потенциального уровня.

Цифровые микросхемы

Цифровые ИМС — это микроэлектронные схемы, которые используются для преобразования и обработки цифровых сигналов. Цифровые сигналы получают путем дискретизации (оцифровке) аналоговых. Так, если в аналоговой форме данные о температуре любого объекта подаются непрерывным электрическим сигналом с выхода термодатчика, то цифровой сигнал — это последовательность чисел, по значению уровня температуры, измеренной через определенные промежутки времени. При этом чрезвычайно важное значение имеет форма записи чисел.

В быту мы пользуемся десятичными числами. При записи такого числа используется позиционная форма представления чисел, согласно которому мы называем не самое число, а только информацию о том, сколько единиц, десятков, сотен, тысяч и т.д. оно содержит. При формировании цифровых сигналов используется двоичная система счисления. При записи двоичного числа мы отмечаем, сколько единиц, двоек, четверок, восьмерок и разрядов высокого порядка, получаемые подъемом в степень числа 2, оно содержит. Так, например, двоичное число 101 содержит одну единицу, ноль двоек и одну четверку и равное десятичному числу 5, а десятичное число 10 в двоичной форме записывается в виде: 1010 — ноль единиц, одна двойка, ноль четверок, одна восьмерка.

Нетрудно увидеть, что для представления числа в двоичной системе счисления нужно больше разрядов, чем в десятичной системе, то есть двоичное число дольше десятичное. Но двоичное число имеет то преимущество, что для его записи необходимо всего два знака — 0 и 1. Поэтому при электронной записи цифровых сигналов можно ограничиться использованием только двухуровневых сигналов. Итак, цифровой электрический сигнал — это последовательность двухуровневых элементарных сигналов 0 и 1, которые называются логическими сигналами. Для их обработки, например, дешифрации или считывания, сложения или вычитания, хранения или задержки во времени, применяют так называемые логические схемы, а в случае микроэлектронных устройств — цифровые микросхемы.

Серии цифровых микросхем

Цифровые ИМС, как и аналоговые, выпускаются сериями. Микросхемы одной серии имеют одинаковые напряжения питания, электрические и эксплуатационные параметры и при совместном использовании не требуют дополнительных согласующих элементов. Среди большого количества цифровых ИМС можно выделить следующие группы: серии функционально полного состава, серии, специализированные по функциональному назначению и микропроцессорные комплекты ИМС.

Серии первой группы включают ИМС различного функционального назначения: логические схемы, триггеры, регистры, счетчики, дешифраторы и др. Чем шире функциональный состав серии, тем в большей степени она обеспечивает выполнение требований к аппаратуре с точки зрения надежности, компактности, экономичности, технологичности, удобства эксплуатации и ремонта. Некоторые серии состоят из 100 и более типов ИМС. Примерами отечественных серий ИМС с развитым функциональным составом могут служить серии: К500, К155, К555, К176, К561, К564 и др. Такие серии можно называть универсальными с точки зрения широкого их применения.

Серии ИМС второй группы характеризуются более узкой специализацией. К ним относят серии ИМС памяти К537, К565, К556, К573, К1601 и др., Серии ИМС согласования с линиями передачи и управления устройствами (интерфейсные ИМС) К169, К170, К1102.

Серии ИМС третьей группы, которые называются микропроцессорными комплектами, включают ИМС, которые необходимы для построения микропроцессорных вычислительных и управляющих устройств. Сюда входят микропроцессоры, схемы ввода-вывода, таймеры, генераторы, различные вспомогательные ИМС. Примеры микропроцессорных комплектов: К580, К1810, К588, К1801, К1803, К1804 и др.

Что такое микросхемы. Как они работают, с чего изготовляются, какая главная их задача

Википедия гласит, что микросхема — это материальное воплощение электрической схемы, которое выполняет определенную функцию. Эта формулировка также подходит к чипам — маленьких плоских кусочков, на поверхности которых, собственно происходит весь процесс.

Микросхемы обрабатывают информацию, которая выражена двоичным кодом (бинарным кодом) единицами и нулями. Они работают на основе транзисторов — радиоэлектронных полупроводниковых элементов, которые управляют входным током. В одной микросхеме помещается до миллиарда транзисторов, что дает нам огромные вычислительные мощности. Сегодня, на микросхемах построены современные компьютеры, смартфоны и вся умная электроника.

Как работает микросхема

Так как микросхемы является основой всех гаджетов, что нас окружают, следовательно, технология достаточно массовая. В ее основе лежит специальный материал — монокристаллический кремний, на нем и формируется инженерами микросхемы с электронных элементов: конденсаторов, резисторов и транзисторов.

во избежании неприятностей, микросхемам нужен диэлектрик, который служит для изоляции транзисторов друг от друга и металлические проводники для соединения. Иными словами говоря, транзистор превращает входной ток и передает информацию в виде 01001 110 000111 010101… и тому подобное.

Как изготовляют монокристаллический кремний

В современных микросхемах на одном кристалле кремния расположены миллиарда транзисторов, поэтому их размещением занимается компьютер, а не человек.

Кристаллы для микросхем выращивают специальным способом, к сплаву кремния кладут небольшой кусочек самого кремния, и медленно его вращают, пока не начнет застывать. Из этого следует цилиндр монокристаллического кремния, который нарезают на несколько пластин. К кремнию добавляют атомы различных элементов, формируя ключевой элемент транзистора — p-n-переход. Пленка из оксида кремния изолирует транзисторы, а металлические развязки соединяют их между собой.

Быстрая и правильная обработка информации – главная задача микросхем

Выше говорилось, что микросхемы выполняют вычислительные функции. Они обрабатывают двоичный код, трансформируя его в электрический сигнал и наоборот. С микросхем созданы различные устройства — от датчиков движения к средствам машинного зрения и разумных бытовых приборов.

Что такое закон Мура?

Основатель корпорации Intel Гордон Мур вычислил, что количество транзисторов на монокристалле удваивается каждые два года. Это происходит благодаря уменьшению самих транзисторов, однако у этого процесса есть предел, который рано или поздно придется пересечь, что есть проблемой, так как неизвестно как это сделать.

Производство центральных процессоров, внутри наших устройств, имеет ограничения. Дело в том, что общая вычислительная мощность возрастает, если распределять задачи между ядрами процессора. Логичное решение — создание многоядерных процессоров — позволило сделать рывок в микроэлектронике 10 лет назад, когда Intel представила двухъядерный процессор Core Duo.

Впрочем, этот же закон вводит ограничения на рост производительности от этой многоядерности.

Угрозу видят в том, что на фоне стремительного роста технологий микросхем предыдущие технологии будут слишком быстро и «искусственно-принудительно» устаревать. Через токсичные материалы, которые используют в производстве современных компьютеров, чрезмерный моральный износ без разумного регулирования имеет вредное воздействие на окружающую среду и может привести к катастрофе.

Мировая микроэлектроника, следуя закону Мура, до сих пор всегда опровергала опасения инженеров, что вот-вот упремся в непреодолимые физические ограничения, после которых отрасль или застрянет навсегда, или должна будет перейти на принципиально новые материалы и технологии.

Забота о микросхемах | Природа неврологии

Микросхемы: интерфейс между нейронами и функцией глобального мозга

• S Grillner &
• A M Graybiel

The MIT Press, 2006 472 стр., Твердая обложка, 55,00 долларов США ISBN 0262072785 | ISBN: 0-262-07278-5

Поиск в Интернете по запросу «микросхемы» дает более полумиллиона результатов, и эта книга возглавляет список.Откуда такое волнение? Одна из причин заключается в том, что большинство нейробиологов изучают микросхемы в широком смысле слова, что делает этот том интересным. Редакторы дают гибкое рабочее определение (« четко определенные, довольно маленькие образования нервных клеток ») и обрисовывают в общих чертах свою цель — обеспечить мост от генетического и молекулярного уровня к поведенческому и когнитивному уровню не напрямую, а через понимание промежуточных микросхем. .

Книга состоит из четырех разделов, в которых рассматриваются микросхемы в двигательной системе, полосатом теле, обонятельной системе и неокортексе. Книга состоит из глав, написанных ведущими экспертами, за которыми следует групповой отчет.В первом разделе рассматриваются колликулярные микросхемы для саккадических движений глаз (Isa и Sparks), а также микросхемы локомоторных позвоночных (Sillar и Grillner) и беспозвоночных (Pfluger и Buschges) и подчеркивается тот факт, что исследователи добились большого прогресса в достижении этой общей цели и что исследователи в совершенно разных системах говорят на одном языке. Групповой отчет (Kiehn) представляет собой элегантную попытку выделить общие принципы проектирования в центральных микросхемах генератора шаблонов в моторных системах, которые адаптированы для многих конкретных задач. Аргумент, эффективно поддерживаемый схемотехникой, состоит в том, что центральные генераторы паттернов включают почти универсальное «ядро», которое состоит из небольшой сети возбуждающих и тормозящих нейронов. Основной микросхемой затем функционально приспособлен для выполнения конкретных задач (например, сегментно реплицируются и соединенные между собой в системах опорно-двигательного аппарата, или водитель ритма въехал в дыхательных центров ствола головного мозга). Нейромодуляция важна для настройки выхода схем.

Эти темы развиваются, и новые представлены в разделе полосатого тела, который знакомит читателей с основными типами клеток, микросхемами и нейромодуляцией в базальных ганглиях (Surmeier, Tepper and Plenz, Bergman, Kimura, Wickens).В групповом отчете (Bolam) обсуждается каноническая микросхема, взаимосвязанная группа нейронов со средними шипами, ГАМКергические интернейроны с быстрым выбросом и гигантский холинергический интернейрон, коллективно иннервируемый кортикостриатными глутаматергическими проекциями и дофаминергическими проекциями черной субстанции. Эта архитектура предлагается как субстрат для «выбора» между различными корковыми входами с помощью хорошо охарактеризованных ионных механизмов, опосредующих состояния «ВВЕРХ» и «ВНИЗ». Допаминергическая и холинергическая модуляция, действующая на каноническую микросхему в сильно дивергентной и конвергентной системе корковых афферентов, предлагается в качестве основы для пластичности, связанной с вознаграждением.

В разделе об обонятельных микросхемах пересматриваются общие принципы сенсорного кодирования и декодирования систем беспозвоночных и позвоночных. В главах рассматриваются популяционное кодирование и сетевая динамика в обонятельных путях насекомых (Laurent), замена нейронов в обонятельной луковице (Lledo), молекулярная спецификация связи в обонятельных микросхемах (Mombaerts, Feinstein) и топографические аспекты обонятельных цепей, карт и кодов (Sachse, Galizia). ). Групповой отчет (Фридрих) фокусируется на формулировании канонического взгляда на обонятельные микросхемы, включая пространственные и временные аспекты.

Неокортикальный отдел широко варьируется, включая разнообразие интернейронов (DeFilipe et al .), Состояния UP коры, цепочки синфайров и сетевую динамику (McCormick и Yuste), динамику всего мозга, относящуюся к сознанию (Changeux и Michel), и вычислительную подходы (Маасс и Маркрам). В групповом отчете (Fregnac) исследуется степень каноничности корковых цепей в разных областях и видах и связь UP-состояний с корковыми микросостояниями. В отчете оценивается модульность (непрерывная или кластерная организация внутри и между корковыми областями), подчеркивая вертикальный и горизонтальный характер столбчатой ​​организации.В отчете также рассматриваются временные аспекты обработки информации и «шума» в корковых цепях: регулировка усиления, периодическое возбуждение и многое другое. Группа смело рассматривает, как это может быть связано с тем, что делает неокортекс, находя достоинства механизмов микросхем (цепочек синфайров, состояний UP) во внимании, восприятии и сознании.

В книге кратко изложены ключевые темы исследования микросхем: кодирование пространственной информации, временная обработка информации, возбуждающе-тормозные взаимодействия, модульность и модуляция.Многие главы освежающе спекулятивны, поднимаясь к цели серии конференций Далема — выйти за рамки формата большинства материалов конференций. Действительно, особая сила книги состоит в том, что многие авторы явно перечисляют то, что они считают ключевыми неотвеченными вопросами в своей подполе. Большая часть предположений основана на нейронной «основе» — экспериментально определенных ионных и синаптических механизмах, лежащих в основе организации цепей. В этой книге разъясняется, что поведение в конечном итоге следует понимать с точки зрения функциональной организации микросхем.

На будущее перед нами стоят два вопроса. Во-первых, необходимо уточнить уровень организации при идентификации и анализе микросхем. Первоначально применяемый к локальным паттернам синаптического взаимодействия и простых рефлекторных путях, сейчас этот термин применяется на многих уровнях, включая внутридендритные взаимодействия, локальные синаптические связи, межслойные связи и локальные цепи. Другой вопрос, являются ли модули микросхем в коре головного мозга разнообразными или стереотипными и как это связано с высшими корковыми функциями.Многие рабочие гипотезы, изложенные в этом томе, будут стимулировать дальнейшие исследования таких вопросов.

Информация об авторе

Принадлежность

1. Гордон М. Г. Шеперд работает на кафедре физиологии Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета, Чикаго, Иллинойс 60611, США. [email protected]

   Гордон М. Дж. Шеперд

2. Гордон М. Шеперд работает на кафедре нейробиологии Медицинской школы Йельского университета, 333 Cedar Street, New Haven, Connecticut 06510, [email protected]

   Gordon M Shepherd

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Shepherd, G., Shepherd, G. Обращение к микросхемам. Nat Neurosci 10, 1503 (2007). https://doi.org/10.1038/nn1207-1503

Ссылка для скачивания

Данные из мозга грызунов, обезьян и человека — Vrije Universiteit Amsterdam

TY — JOUR

T1 — Холинергическая модуляция кортикальных микросхем зависит от слоев

T2 — Данные из мозга грызунов, обезьян и человека

AU — Обермайер, Джошуа

AU — Verhoog, Matthijs B

AU — Luchicchi, Antonio

AU — Mansvelder, Huibert D

PY — 2017

Y1 — 2017

N2 — Передача сигналов ацетилхолина (ACh) формирует развитие нейронных цепей и лежит в основе определенных аспектов когнитивных функций и поведения, включая внимание, обучение, память и мотивацию.Во время поведения активация мускариновых и никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (mAChRs и nAChR) с помощью ACh изменяет состояние активации нейронов, и нейронные цепи, скорее всего, по-разному обрабатывают информацию с повышенными уровнями ACh. Было показано, что в нескольких областях мозга ACh также изменяет синаптическую силу. Изменяя правила синаптической пластичности, ACh может оказывать продолжительное воздействие на нейроны и перестраивать связи между ними, которые остаются дольше своего присутствия. В результате недавних открытий в мозге мыши, крысы, обезьяны и человека появилась картина, в которой холинергическая система базального переднего мозга (BF) нацелена на неокортекс с гораздо большей пространственной и временной детализацией, чем считалось ранее.Быстрые холинергические синапсы, действующие в миллисекундном масштабе времени, широко распространены в коре головного мозга млекопитающих и предоставляют холинергическим нейронам BF возможность быстро изменять поток информации в корковых микросхемах. Наконец, недавние исследования выявили новые механизмы того, как холинергические проекции от BF влияют на синаптическую силу в нескольких областях мозга грызунов с поведенческими последствиями. В этом обзоре освещаются эти захватывающие разработки и обсуждается, как эти результаты применяются в схемах человеческого мозга.

AB — Передача сигналов ацетилхолина (ACh) формирует развитие нейронных цепей и лежит в основе определенных аспектов когнитивных функций и поведения, включая внимание, обучение, память и мотивацию. Во время поведения активация мускариновых и никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (mAChRs и nAChR) с помощью ACh изменяет состояние активации нейронов, и нейронные цепи, скорее всего, по-разному обрабатывают информацию с повышенными уровнями ACh. Было показано, что в нескольких областях мозга ACh также изменяет синаптическую силу.Изменяя правила синаптической пластичности, ACh может оказывать продолжительное воздействие на нейроны и перестраивать связи между ними, которые остаются дольше своего присутствия. В результате недавних открытий в мозге мыши, крысы, обезьяны и человека появилась картина, в которой холинергическая система базального переднего мозга (BF) нацелена на неокортекс с гораздо большей пространственной и временной детализацией, чем считалось ранее. Быстрые холинергические синапсы, действующие в миллисекундном масштабе времени, широко распространены в коре головного мозга млекопитающих и предоставляют холинергическим нейронам BF возможность быстро изменять поток информации в корковых микросхемах. Наконец, недавние исследования выявили новые механизмы того, как холинергические проекции от BF влияют на синаптическую силу в нескольких областях мозга грызунов с поведенческими последствиями. В этом обзоре освещаются эти захватывающие разработки и обсуждается, как эти результаты применяются в схемах человеческого мозга.

KW — Журнальная статья

KW — Обзор

UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85041323396&partnerID=8YFLogxK

UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85041323396&partnerID=8YFLogxK

UR — http: // www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85041323396&partnerID=8YFLogxK

U2 — 10.3389 / fncir.2017.00100

DO — 10.3389 / fncir.2017.00100

M3 — См. статью

C2 — 292764L77 — 11

SP — 100

JO — Границы нейронных цепей

JF — Границы нейронных цепей

SN — 1662-5110

M1 — 100

ER —

Микросхемы гиппокампа — Справочник разработчика вычислительного моделирования | Василис Куцуридис

Гиппокамп играет незаменимую роль в формировании новых воспоминаний в мозгу млекопитающих.Это центр интенсивных исследований, и наше понимание его физиологии, анатомии и молекулярной структуры быстро расширилось в последние годы. Тем не менее, предстоит еще многое сделать, чтобы понять, как устроены и функционируют микросхемы гиппокампа. Здесь мы представляем обзор наших текущих знаний и снимок текущих исследований этих микросхем.

Богатый деталями ресурс «Микросхемы гиппокампа: разработчик компьютерных моделей» предоставляет целенаправленные и легкодоступные обзоры по различным аспектам темы.Это беспрецедентный источник информации, включающий как данные, так и методы, который станет бесценным помощником для всех, кто желает разработать вычислительные модели нейронов гиппокампа и нейронных сетей.

Книга разделена на две основные части. В первой части ведущие экспериментальные нейробиологи обсуждают данные об электрофизиологических, нейроанатомических и молекулярных характеристиках цепей гиппокампа. Рассмотрены различные типы возбуждающих и тормозных нейронов, а также их связность и синаптические свойства.Паттерны активности отдельных клеток и ансамбля представлены на моделях in vitro, а также на анестезированных и свободно перемещающихся животных. Во второй части компьютерные нейробиологи описывают модели микросхем гиппокампа разного уровня сложности, от отдельных нейронов до крупномасштабных сетей. Кроме того, глава посвящена средам моделирования, которые в настоящее время используются компьютерными нейробиологами при разработке своих моделей.

Помимо кратких обзоров и большого количества данных, главы также определяют основные вопросы и неизученные области, которые будут определять будущие исследования в области вычислительной нейробиологии.

О редакции:

Д-р Василис Куцуридис — научный сотрудник факультета вычислительной техники и математики Университета Стерлинга, Шотландия, Великобритания. Д-р Брюс П. Грэм — преподаватель компьютерных наук на факультете вычислительной техники и математики Университета Стерлинга. Доктор Стюарт Кобб и доктор Имре Вида — старшие преподаватели кафедры неврологии и молекулярной фармакологии Университета Глазго, Шотландия, Великобритания.

The Critical Communications Review — CML Microcircuits

Основанная в 1968 году, компания CML Microcircuits стала мировым лидером в проектировании, разработке и поставке маломощных аналоговых, цифровых и смешанных полупроводниковых приборов для телекоммуникационных систем по всему миру.

---

CML Microcircuits (CML) объединяет три компании, входящие в группу CML Microsystems Plc:

• CML Microcircuits (UK) Ltd
• CML Microcircuits (США) Inc.
• CML Microcircuits (Сингапур) Pte Ltd

Основанная в 1968 году компания CML Microcircuits стала мировым лидером в области проектирования, разработки и поставка маломощных полупроводников для аналоговых, цифровых и смешанных сигналов для телекоммуникационных систем по всему миру.

Обладая сертифицированными по ISO 9001: 2008 средствами проектирования, производства и маркетинга, а также своей поистине глобальной сетью, состоящей из более чем сотни аккредитованных дистрибьюторов и представителей, CML предлагает высококачественный продукт, подкрепленный богатым опытом проектирования; а также постоянное наличие технической, прикладной и коммерческой поддержки с учетом местных особенностей.
Это позволяет CML и ее клиентам быстро, точно и экономично реагировать на потребности рынка.
CML является основным дистрибьютором в Европе (за исключением Германии, Австрии и Швейцарии) компании Hyperstone, занимающейся производством полупроводников, предлагающей широкий спектр микропроцессоров и микроконтроллеров на основе унифицированной архитектуры RISC / DSP.

CML поддерживает сохранение окружающей среды и стремится управлять своей деятельностью экологически безопасными и экономически жизнеспособными способами.
CML предлагает продукты, не содержащие свинца (Pb), соответствующие требованиям RoHS. Экологическую политику CML можно найти в разделе «Качество».

CML Microcircuits является членом следующих технических организаций:

• Ассоциация DMR
• dPMR MOU
• ETSI
• FCS
• Форум NXDN ™
• RTCM
• Ассоциация TETRA
• TIA

CML Microcircuits и Hyperstone являются членами группы CML Microsystems.

---

КОНТАКТ

Мускариновая и никотиновая модуляция синаптических микросхем неокортикального слоя 6A кооперативна и специфична для клеток

Мускариновая и никотиновая модуляция синаптических микросхем неокортикального слоя 6A кооперативна и специфична для клеток | Мета

Кора головного мозга

Danqing YangDirk Feldmeyer

Abstract

Ацетилхолин (ACh), как известно, регулирует активность коры головного мозга во время различных поведенческих состояний, например, бодрствования и внимания. Здесь мы показываем дифференциальную экспрессию мускариновых рецепторов ACh (mAChR) и никотиновых рецепторов ACh (nAChR) в различных типах пирамидных клеток (ПК) слоя 6A (L6A) соматосенсорной коры. В низких концентрациях ACh индуцировал стойкую гиперполяризацию в кортикокортикальных (CC), но деполяризацию в кортикоталамических (CT) L6A PC через M 4 и M1 mAChR соответственно. При ~ 1 мМ ACh деполяризовал исключительно CT PC через nAChR, содержащие субъединицу α4β2, не влияя на CC PC. Частота миниатюрного EPSC в ПК CC была уменьшена ACh, но увеличена в ПК CT.В синаптических связях с пресинаптическим CC PC высвобождение глутамата подавлялось через активацию M4 mAChR, но усиливалось nAChR через α4β2 nAChR, когда пресинаптический нейрон был CT PC. Таким образом, в L6A взаимодействие mAChR и nAChR приводит к измененной возбудимости и синаптическому высвобождению, эффективно усиливая выход CT при ослаблении синаптической передачи сигналов CC.

Связанные наборы данных

1 мая 2020 г. · G. QiD. Feldmeyer

1 мая 2020 г. · D. FeldmeyerDirk Feldmeyer

1 мая 2020 г. · D.ФельдмейерГ. Ци

Ссылки

1 декабря 1985 г. · Журнал физиологии · D Colquhoun, Bert Sakmann

1 мая 1988 г. · Неврология · FP EckensteinJ Quinn

8 июня 1989 г. · Журнал сравнительной неврологии · E WadaL W Swanson

1 сентября 1985 г. · Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки · DA McCormick, DA Prince

1 декабря 1983 г. · Неврология · MM MesulamAllan I Levey

24 октября 1996 г. · Природа · R GrayJ A Dani

23 октября 1997 г. · Нейрон · Z GilY Amitai

6 октября 1998 г. · Неврология · Ю.С. Медникова Е. В. Лосева

8 июля 1999 г. · Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки · DJ KrupaM A Nicolelis

24 ноября 1999 г. · Журнал физиологии · Дирк ФельдмейерБерт Сакманн

16 мая 2000 г. · Исследования мозга.Когнитивные исследования мозга · AM HimmelheberJ P Bruno

14 сентября 2000 · Neuron · Huibert D. Mansvelder, DS McGehee

18 октября 2000 · Исследование мозга · CY HsiehRaju Metherate

5 октября 2002 г. · Журнал нейрофизиологии · Майкл Байерлейн, BW Connors

18 февраля 2003 г. · Нейропсихофармакология: официальная публикация Американского колледжа нейропсихофармакологии · Эвелин К. Ламбе, Джордж К. Агаджанян,

, 6 марта 2003 г. · Неврология · Э. Олдфорд, Массачусетс, Кастро-Аламанкос,

,

, 11 марта 2003 г. Лондонского королевского общества.Серия B, Биологические науки · Адам М. Силлито, Хелен Э. Джонс

4 декабря 2003 г. · Прогресс в исследованиях мозга · Барбара Э. Джонс

4 декабря 2003 г. · Прогресс в исследованиях мозга · Майкл Э. Хассельмо, Джилл МакГоги

13 декабря , 2003 · Клеточный кальций · Серхио Фучиле

30 января 2004 г. · Обучение и память · Джанкарло Пепеу, Мария Грация Джованнини

14 января 2005 г. · Кора головного мозга · Одри Мерсер Алекс М Томсон

22 апреля 2005 г. · Кора головного мозга · Дэвид C WestAlex M Thomson

4 ноября 2005 г. · Журнал нейробиологии: Официальный журнал Общества нейробиологии · Аллан Т. Гулледж, Грег Дж. Стюарт

20 января 2006 г. · Журнал нейрофизиологии · Роберт Б. Леви Чийе Аоки

февраля 24, 2006 · Журнал неврологии: Официальный журнал Общества нейробиологии · Нирадж С. Десаи, Элизабет К. Уолкотт

3 октября 2006 г. · Текущее мнение в области нейробиологии · Майкл Э. Хассельмо

24 ноября 2006 г. · Журнал нейрофизиологии · Аллан Т. ГулледжГре g J Stuart

5 апреля 2007 г. · Гиппокамп · Аллан Т. Галледж, Ясуо Кавагути

21 августа 2007 г. · Нейробиология природы · Метерат Хидеки Кавай Раджу

25 августа 2007 г. · Структура и функции мозга · Иоахим Любке, Дирк Фельдмайер

9 октября 2007 г. · Нейрон · Винай ПарихМартин Сартер

19 февраля 2008 г. · Европейский журнал нейробиологии · Пабло Хенни, Барбара Э. Джонс

18 июля 2008 г. · Природа · JL HerreroAlexander Thiele

25 июля 2008 г. · Journal of Нейрофизиология · Пратап Кумар, Ора Охана

30 августа 2008 г. · Журнал неврологии: официальный журнал Общества нейробиологии · Самира М. Кассам Эвелин К. Ламбе

21 апреля 2009 г. · Nature Reviews.Неврология · Мартин СартерВ Мэтью Хоу

1 июля 2009 г. · Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки · Эммануэль Эггерманн, Дирк Фельдмейер

23 февраля 2010 г. · PloS One · Найреза С. АлвесЭвелин К. Ламб

мар 30, 2010 · Кора головного мозга · Зижен Чжан, Филипп Сегела

18 июня 2010 г. · Границы нейроанатомии · Алекс М. Томсон

30 июля 2010 г. · Нейропсихофармакология: официальная публикация Американского колледжа нейропсихофармакологии · Майкл Э Хассельмо, Мартин Сарселмо

17 декабря 2010 г. · Журнал нейробиологии: Официальный журнал Общества нейробиологии · Николай К. ДемброуДэниел Джонстон

8 сентября 2011 г. · Журнал методов нейробиологии · Кэтрин Е. Маттинсон Грег А. Герхардт

28 октября 2011 г. · Биологические Психиатрия · Крейг, округ Колумбия Бейли, Эвелин К. Ламб,

18 ноября 2011 г. · Кора головного мозга · Марсель ОберлендерБерт Сакманн

13 января 2012 г. · Журнал нейрофизиологии · Эбигейл Калмбах Джек Уотерс

1 февраля 2012 г. · Кора головного мозга · Роджер Б. Пуртуис · Юберт Д. Мансвельдер

4 февраля 2012 г. · Протоколы природы · Мануэль Маркс, Дирк Фельдмейер

24 февраля 2012 г. · Европейский журнал нейробиологии · Фабьен Пишон Эгберт Велкер

1 декабря , 2012 · Журнал неврологии: Официальный журнал Общества нейробиологии · Корбетт Беннет Шаул Хестрин

3 июля 2013 г. · Наука · Кристин М. Константинополь, Рэнди М. Бруно

12 июля 2013 г. · Ежегодный обзор неврологии · Александр Тиле

22 августа 2013 г. · Кора головного мозга · Ласло ЗаборскиЗолтан Надасди

17 сентября 2013 г. · PloS One · Вираг Т. ТакачГабор Ньири

11 октября 2013 г. неврологии: Официальный журнал Общества нейробиологии · Джейсон К. Вестер, Диего Контрерас

7 декабря 2013 г. · Европейский журнал нейробиологии · Майкл К. Эйвери Джеффри Л. Кричмар

9 января, 2 014 · Соматосенсорные и моторные исследования · Цзун Ян Джошуа С. Брумберг

16 мая 2014 г. · Европейский журнал нейробиологии · Майкл К. Тиан Эвелин К. Ламбе

16 января 2015 г. · Журнал нейрофизиологии · Тристан Хедрик, Джек Уотерс

5 февраля, 2015 · Журнал визуализированных экспериментов: JoVE · Гуаньсяо ЦиДирк Фельдмейер

4 апреля 2015 г. · Кора головного мозга · Радживан Т. Нараянан Марсель Оберлендер

18 апреля 2015 г. · Границы в нейробиологии старения · Сасвати Пол Джунг-Су Хан, 3 · 2015

Кора головного мозга · Y Audrey Hay · Людовик Tricoire

5 января 2016 · Nature Neuroscience · Bosiljka TasicHongkui Zeng

20 ноября 2016 · Журнал физиологии · Sameera DasariAllan T Gulledge

30 декабря, 2016 · Журнал биологической химии · Simone MazzaferroSteven M Sine

26 января, 2017 · Cell Reports · Leonor M Teles-Grilo RuivoJack R Mellor

20 мая 2017 · The Journal of Neuroscience: Официальный журнал Общества неврологии · R Эбекка Л. Кларксон, Кевин Дж. Бендер

1 августа 2017 г. · Обзоры неврологии и биоповеденческих исследований · Шери Ма Эндрю Л. Гундлах

9 сентября 2017 г. · Журнал сравнительной неврологии · Софи Шарлотта Сундберг · Бьорн Грансет

16 декабря 2017 г. · Отчеты по клеткам · Шейн Р. CrandallB W Connors

26 декабря, 2017 · Границы в нейронных цепях · Джошуа Обермайер, Хьюберт Д. Мансвелдер,

, 14 января 2018 г. · Журнал физиологии · Ариэль Л. Бейкер, Аллан Т. Гулледж,

, 9 февраля 2018 г. · Нейрон · Джоанна Урбан-Лисон Барт

15 февраля 2018 · Границы нейроанатомии · Габриэле Радников, Дирк Фельдмейер

10 мая 2018 · Журнал неврологии: Официальный журнал Общества нейробиологии · Раджан ДасгуптаМайкл Байерлейн

26 октября 2018 · Границы в Нейронные цепи · Шрикантх Рамасвами · Генри Маркрам

20 декабря 2018 · Кора головного мозга · Пол Г. Анастасиадес Адам Дж. Картер

Цитаты

26 ноября 2020 г. · International J нашнал молекулярных наук · Паулина Цеслик, Иоанна М. Вероньска

20 февраля 2021 г. · Границы нейронных цепей · Кэтлин С. Рокленд

Связанные концепции

Ацетилхолин

Внимание

Мускарин

Никотолин

Мускарин

Мускарин

Никотолин

Никотиновые рецепторы

Соматосенсорная кора

Синапсы

Синаптические мембраны

Бодрствование

Связанные каналы

Кора головного мозга

Вот последнее исследование стволовой коры, области соматосенсорной и моторной систем. используются животными, полагающимися на усы для исследования мира.

Базальный передний мозг — контуры

Базальный передний мозг — это область мозга, которая важна для производства ацетилхолина и является основным холинергическим продуктом ЦНС. Ознакомьтесь с последними исследованиями цепей в базальном переднем мозге.

Статьи по теме

BioRxiv: Сервер препринтов для биологии

Данцин Янг Дирк Фельдмейер

Границы системной нейробиологии

Генри Дж Алитто, Ян Дан

BioRxiv: Сервер препринтов для биологии

Маяник Даяник Journal of Oral Biosciences

Hiroki Toyoda

Sheng li xue bao: [Acta Physiologica Sinica]

Хуэй-Хуан Цзяфэн Луо

/ документы / мускариновая и никотиновая модуляция / 32026946

1964: Пик производства гибридных микросхем | Кремниевый двигатель

В конце 1950-х годов компания U.С. Армейский корпус связи. В рамках программы RCA в качестве генерального подрядчика были разработаны гибридные микросхемы в виде плотных микромодульных сборок электронных компонентов. Гибридные схемы содержат один или несколько транзисторных чипов и пассивных компонентов, установленных на керамических подложках и соединенных между собой проводами или токопроводящими дорожками. После появления монолитных ИС функции, которые требовали упаковки с высокой плотностью и не могли быть интегрированы по экономическим или техническим причинам, продолжали производиться как гибриды.Примеры включают прецизионные аналоговые устройства, автомобильные средства управления и ранние полупроводниковые запоминающие устройства.

IBM разработала технологию Solid Logic Technology (SLT) для семейства компьютеров System / 360 в 1964 году до того, как монолитные ИС смогли удовлетворить потребности больших компьютеров в стоимости и скорости. Транзисторные микросхемы и пассивные компоненты, установленные на квадратных керамических модулях 0,5 дюйма с вертикальными выводами, потребляли меньше энергии и места, обеспечивая при этом более высокую скорость и превосходную надежность по сравнению с печатными платами с транзисторами в корпусе.IBM произвела сотни миллионов модулей SLT на специально построенном заводе в Ист-Фишкилле, штат Нью-Йорк, с высокой степенью автоматизации. Bell Laboratories использовала устройства Beam Lead Sealed-Junction (BLSJ) и тонкопленочные межсоединения (Milestone 1965) для производства гибридных ИС для телефонных систем до конца 1960-х годов.

Ранее гибридные схемы ручной работы были трудоемкими и дорогими в производстве, но теперь они широко используются в приложениях, где интегрированные устройства не могут соответствовать конкретным задачам. Многокристальные модули (MCM) и корпуса (MCP) — это современные гибридные схемы машинной сборки, используемые для некоторых высокопроизводительных микропроцессоров и приложений памяти, автомобильных систем и радиочастотных трансиверов в сотовых телефонах и беспроводных локальных сетях.

• Генри, Р. «Проект Тинкертой: система механизированного производства электроники на основе модульной конструкции», IRE Transactions on Production Techniques , Vol. 1, выпуск 1 (сентябрь 1956 г.) с. 11.
• Даммер, Г. У. А. и Гранвилл, Дж. У. Миниатюрная и микроминиатюрная электроника (Нью-Йорк: John Wiley and Sons, 1961), стр. 241-262.
• Дэвис, Э. М., Хардинг, У. Э., Шварц, Р. С., Корнинг, Дж. Дж. «Технология твердой логики: универсальная высокопроизводительная микроэлектроника», Журнал исследований и разработок IBM (апрель 1964 г.), стр. 102–114.
• Интегрированные микросистемы Fairchild . Рекламная брошюра Fairchild Semiconductor. (1969).

• Smits, F. M. ed. История инженерии и науки в системе Bell: технология электроники (1925-1975) (AT&T Bell Laboratories, 1985) стр.110-113.
• Бассетт, Росс Нокс В эпоху цифровых технологий . (Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса, 2002) стр. 67

General Microcircuits, Inc. — Shat-R-Shield

General Microcircuits, Inc. (GMI) — глобальная компания по производству электроники, которая производит печатные платы для множества отраслей и приложений, включая системы автоматического считывания показаний счетчиков, производство электроэнергии и решения для светодиодного освещения. GMI потребовался партнер по конформному покрытию, чтобы помочь улучшить характеристики и срок службы новой конструкции печатной платы, специально разработанной для модуля управления, который будет использоваться для сбора данных в суровых условиях окружающей среды.

Задача
Первоначальные технические требования к конструкции печатной платы модуля управления не включали защитное конформное покрытие, нанесенное на двустороннюю печатную плату. Компания GMI быстро осознала, что необходимо превосходное защитное покрытие, чтобы защитить различную электронику и компоненты от непредсказуемой природы окружающей среды. Кроме того, защитное покрытие поможет печатной плате пройти спецификацию на удары и вибрацию, также присущие окружающей среде при эксплуатации.GMI искала партнера по конформному покрытию, который мог бы автоматизировать процесс нанесения и удовлетворить все требования к характеристикам.

Solution
После оценки нескольких компаний, производящих конформные покрытия, служба прецизионных конформных покрытий Shat-R-Shield быстро стала идеальным партнером для удовлетворения уникальных бизнес-потребностей GMI. Используя Shat-R-Shield, роботизированное дозирующее оборудование наносило покрытие на определенные области на печатной плате, обеспечивая при этом отсутствие покрытия на определенных областях и компонентах.Точность работы в сочетании со спецификациями дизайна печатной платы обеспечивает улучшенную защиту, производительность и долговечность. GMI также требовался партнер, который мог бы поддерживать большие объемы, сохраняя при этом высокое качество и повторяемость, и Shat-R-Shield работал по всем направлениям.

Результаты
Услуга конформного покрытия Shat-R-Shield не только отвечала требованиям GMI по защите печатной платы от внешних элементов, таких как влага, пыль, химические вещества и солевой туман, но и высокоэффективное покрытие также защищало печатную плату от теплового удара. и вибрация для предотвращения повреждения хрупких электрических компонентов.Кроме того, автоматизированный процесс нанесения позволил сэкономить GMI, исключив необходимость нанимать больше людей для ручного нанесения покрытия на печатные платы.

Отзывы клиентов
«Shat-R-Shield работала как расширение нашей команды, и их технический опыт имел решающее значение на этапе создания прототипа печатной платы и развертывания производства», — сказал Алан Моррис, менеджер программы, General Microcircuits, Inc.