Принцип работы микросхемы для чайников. Принцип работы микросхемы: подробное руководство для начинающих — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроена микросхема изнутри. Из каких компонентов она состоит. Какие бывают виды микросхем. Как происходит обработка сигналов в микросхеме. Каковы основные принципы работы цифровых и аналоговых микросхем.

Содержание

Что такое микросхема и из чего она состоит

Микросхема (интегральная схема) — это миниатюрное электронное устройство, состоящее из большого количества элементов, размещенных на одной подложке. Основные компоненты микросхемы:

Полупроводниковая подложка (обычно кремний)
Транзисторы
Диоды
Резисторы
Конденсаторы
Проводники, соединяющие элементы
Защитный корпус
Выводы для подключения

Все эти элементы формируются на кристалле кремния с помощью сложных технологических процессов. Размеры современных транзисторов в микросхемах могут составлять всего несколько нанометров.

Основные виды микросхем

По принципу работы микросхемы делятся на два основных типа:

Аналоговые — работают с непрерывно меняющимися сигналами

Цифровые — оперируют дискретными значениями сигналов (0 и 1)

Также существуют смешанные (аналого-цифровые) микросхемы, сочетающие оба принципа работы.

По функциональному назначению выделяют:

Микропроцессоры
Микроконтроллеры
Память (RAM, ROM, Flash)
Логические микросхемы
Операционные усилители
АЦП и ЦАП
Специализированные микросхемы для конкретных задач

Как работает цифровая микросхема

Принцип работы цифровой микросхемы основан на обработке дискретных сигналов, представленных в двоичном виде (0 и 1). Основные этапы работы:

Входные сигналы поступают на контакты микросхемы
Сигналы преобразуются в последовательности двоичных чисел
Выполняются логические операции над этими числами
Результат снова преобразуется в аналоговый сигнал
Выходной сигнал поступает на контакты микросхемы

Ключевую роль в работе цифровых микросхем играют логические элементы на основе транзисторов. Они выполняют базовые операции И, ИЛИ, НЕ и др.

Принцип работы аналоговой микросхемы

Аналоговые микросхемы работают с непрерывно меняющимися сигналами. Основные принципы их работы:

Усиление входных сигналов
Фильтрация сигналов
Преобразование сигналов
Сравнение уровней сигналов
Генерация сигналов

Ключевые компоненты аналоговых микросхем — транзисторы, работающие в активном режиме, а также пассивные элементы (резисторы, конденсаторы). Они позволяют выполнять различные операции над аналоговыми сигналами.

Как происходит обработка сигналов в микросхеме

Обработка сигналов в микросхеме происходит за счет взаимодействия множества ее внутренних компонентов. Основные этапы:

Входной сигнал поступает на контакты микросхемы

Сигнал усиливается входными каскадами
Выполняется фильтрация и преобразование сигнала
Происходит основная обработка сигнала функциональными блоками
Выходной сигнал формируется и усиливается
Результат поступает на выходные контакты

На каждом этапе задействованы различные внутренние элементы микросхемы — транзисторы, резисторы, конденсаторы и др. Их взаимодействие и обеспечивает нужную обработку сигналов.

Роль транзисторов в работе микросхемы

Транзисторы являются ключевыми активными элементами микросхем. Их основные функции:

Усиление сигналов
Переключение сигналов
Стабилизация напряжения
Генерация колебаний
Преобразование сигналов

В цифровых микросхемах транзисторы работают в ключевом режиме, формируя логические элементы. В аналоговых — в активном режиме, выполняя линейное усиление и преобразование сигналов.

Количество транзисторов в современных микросхемах может достигать миллиардов. Именно они определяют функциональность и производительность микросхем.

Как устроена память в микросхемах

Память — важнейший компонент многих микросхем. Основные виды памяти в микросхемах:

Оперативная память (RAM) — для временного хранения данных
Постоянная память (ROM) — для хранения неизменяемой информации
Флэш-память — энергонезависимая перезаписываемая память

Принцип работы памяти основан на хранении заряда в конденсаторах или транзисторах. Один бит информации соответствует наличию или отсутствию заряда.

Ячейки памяти организованы в массивы, к которым обеспечивается быстрый доступ. Специальные схемы управления позволяют записывать и считывать информацию.

Особенности работы микропроцессоров

Микропроцессор — сложная цифровая микросхема, выполняющая функции центрального процессора компьютера. Основные принципы работы микропроцессора:

Считывание команд из памяти
Декодирование команд
Выполнение арифметических и логических операций
Обращение к памяти для чтения/записи данных
Управление периферийными устройствами

Ключевые компоненты микропроцессора:

Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Регистры для хранения данных
Устройство управления
Кэш-память
Интерфейсы ввода-вывода

Современные микропроцессоры содержат миллиарды транзисторов и способны выполнять триллионы операций в секунду.

Как происходит проектирование микросхем

Проектирование современных микросхем — сложный многоэтапный процесс. Основные этапы:

Разработка технического задания
Создание функциональной схемы
Разработка принципиальной схемы

Проектирование топологии микросхемы
Моделирование работы микросхемы
Изготовление опытных образцов
Тестирование и отладка
Подготовка к серийному производству

На каждом этапе используются сложные системы автоматизированного проектирования (САПР). Они позволяют создавать микросхемы, содержащие миллиарды транзисторов.

Ключевую роль в проектировании играет использование готовых функциональных блоков — IP-ядер. Это позволяет значительно ускорить разработку сложных микросхем.

Перспективы развития микросхем

Основные тенденции в развитии микросхем:

Уменьшение размеров транзисторов (уже достигнуты размеры 3-5 нм)
Увеличение количества ядер в процессорах
Снижение энергопотребления
Повышение степени интеграции (системы на кристалле)
Применение новых материалов (графен, нанотрубки)

Развитие трехмерных микросхем
Квантовые вычисления

Эти направления позволят создавать еще более мощные и эффективные микросхемы для различных применений — от мобильных устройств до суперкомпьютеров.

Принцип работы микросхемы для чайников

Полупроводниковые транзисторы делятся на биполярные и полевые. Первые гораздо более распространены в электронике. Поэтому начнем разбираться с работой биполярного транзистора именно с него. Условно биполярный транзистор можно нарисовать в виде пластины полупроводника с меняющимися областями разной проводимости, состоящие из двух p-n переходов.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Предисловие

Операционный усилитель для чайников

Транзисторно-транзисторная логика

Интегральные микросхемы

Радиоэлектроника для новичка

Урок 2. 5 — Транзисторы и микросхемы

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК РАБОТАЕТ ТРАНЗИСТОР — ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ

Предисловие

Интегральные микросхемы часто называют просто интегральными схемами. По определению интегральная схема ИС — микроэлектронное изделие т. Компонент интегральной схемы в отличие от элемента может быть выделен как самостоятельное изделие с указанной выше точки зрения.

В полупроводниковой схеме все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме или на поверхности полупроводника. В таких схемах нет компонентов. Это наиболее распространенная разновидность интегральных схем. Интегральную схему называют гибридной, если она содержит компоненты и или отдельные кристаллы полупроводника.

В пленочных интегральных схемах отдельные элементы и межэлементные соединения выполняются на поверхности диэлектрика обычно используется керамика. При этом применяются различные технологии нанесения пленок из соответствующих материалов.

По функциональным признакам интегральные схемы подразделяют на аналоговые операционные усилители, источники вторичного электропитания и др. Первые опыты по созданию полупроводниковых интегральных схем были осуществлены в г. В г. Полезно отметить, что предельная частота биполярных транзисторов в полупроводниковых интегральных схемах достигает 15 ГГц и более. К г. Система обозначений. Условное обозначение интегральных микросхем включает в себя основные классификационные признаки. Цифрами 1, 5, 6 и 7 в первом элементе обозначаются полупроводниковые интегральные микросхемы.

Гибридным микросхемам присвоены цифры 2, 4 и 8. Пленочные, вакуумные и керамические интегральные микросхемы обозначаются цифрой 3. К этим основным элементам обозначений микросхем могут добавляться и другие классификационные признаки. Дополнительная буква в начале четырехэлементного обозначения указывает на особенность конструктивного исполнения:. В начале обозначения для микросхем, используемых в условиях широкого применения, приводится буква К. Серии бескорпусных полупроводниковых микросхем начинаются с цифры 7, а бескорпусные аналоги корпусных микросхем обозначаются буквой Б перед указанием серии.

Через дефис после обозначения указывается цифра, характеризующая модификацию конструктивного исполнения:. Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment. Понравилась статья? Поделиться с друзьями:. Добавить комментарий Отменить ответ. Карта Контакты Фотогалерея Реклама на сайте.

Этот сайт использует cookie для хранения данных. Продолжая использовать сайт, Вы даете свое согласие на работу с этими файлами.

Операционный усилитель для чайников

Geoffrey Dummer впервые выдвинул идею объединения множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника. Осуществление этих предложений в те годы не могло состояться из-за недостаточного развития технологий. В конце года и в первой половине года в полупроводниковой промышленности состоялся прорыв. Три человека, представлявшие три частные американские корпорации, решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие созданию интегральных схем. Джек Килби из Texas Instruments запатентовал принцип объединения, создал первые, несовершенные, прототипы ИС и довёл их до серийного производства.

Конечно, это очень примитивное описание принципов работы транзистора, и вообще есть очень много нюансов, но мы уже договорились, что я не буду.

Транзисторно-транзисторная логика

Приветствую вас дорогие друзья! А сегодня речь пойдет о таком электронном устройстве как операционный усилитель. Например на этой картинке изображены два операционных усилителя российского производства. Также имеются выводы для подключения питания но на условных графических обозначениях их обычно не указывают. Для такого усилителя есть два правила которые помогут понять принцип работы:. Входы операционника обладают высоким входным сопротивлением или иначе говорят высоким импедансом. Усилитель просто оценивает величину напряжений на входах и в зависимости от этого выдает сигнал на выходе усиливая его.

Интегральные микросхемы

Микросхема КРПС10 предназначена для применения в таймерах, реле времени и в качестве генератора импульсов низкой и инфранизкой частоты. Микросхема представляет собой RC-генератор и управляемый делитель частоты с переключаемым коэффициентом деления, состоящий из нескольких счетчиков, коммутируемых подачей сигналов высокого уровня на установочные входы. Максимальное значение коэффициента деления уникально — Микросхема изготовлена по технологии КМОП.

TL Texas Instruments — это наверное самый распространённый ШИМ-контроллер, на базе которого создавалась основная масса компьютерных блоков питания, и силовые части различных бытовых приборов.

Радиоэлектроника для новичка

Популярные цифровые интегральные микросхемы. Доброго дня уважаемые радиолюбители! Как-то, собирая конструкцию на микроконтроллере, я столкнулся с проблемой нехватки портов ввода-вывода. Но ехать далеко, погода отвратительная, да и особого желания потратить полдня на покупку одной микросхемы не было. Вспомнил схему из книги посвященной микроконтроллерам слава Богу, есть еще в голове серое вещество , где связь с семисегментным светодиодным индикатором осуществлялась по одной линии вместо семи , если не ошибаюсь — автор книги А. Мортон, и она, скорее всего, есть на сайте.

Урок 2.5 — Транзисторы и микросхемы

При подаче напряжения питания схема начальной установки приводит все узлы микросхемы НН в исходное состояние. При нажатии на одну из кнопок клавиатуры включается тактовый генератор с частотой 4 кГц, которая устанавливается RC-цепью, подключаемой к выводам 7, 8, в. Импульсы с тактового генератора поступают на формирователь тактовых импульсов, который формирует импульсы, управляющие работой всех узлов схемы. Формирователь импульсного сигнала в зависимости от кода, поступающего со схемы выбора частоты набора формирует временной интервал межсерийной паузы или мс. Схема опроса клавиатуры в момент нажатия кнопки например «1» клавиатуры — tl формирует на входах X1 и Х2 опроса клавиатуры синфазные последовательности положительных импульсов, а на входах Yl, Y2, Y3 — синфазные последовательности отрицательных импульсов частотой Гц и скважностью 2 рис.

Что такое резистор,конденсатор,транзистор,микросхема и др. Раздел для начинающих радиолюбителей или как еще у нас любят говорить -«чайников». анализаторов спектра и генераторов · Внутреннее устройство.

Сразу стоит отметить при описании микросхемы NE , что она выпускается как в стандартной ТТЛ логике, так и КМОП, поэтому она может работать в широком диапазоне напряжений и использована во многих типах устройств в качестве генератора тактовых импульсов или универсального таймера. Микросхема может генерировать как одиночные, так повторяющиеся импульсы, что зависит от принципиальной схемы включения и выбора конкретного режима работы. Оглавление: Предыстория создания ИС Аналоги микросхемы Характеристики микросхемы Некоторые проблемы и особенности работы с микросхемой Назначение и расположение выводов микросхемы Режимы работы и применение микросхемы Режим независимого генератора Изменение скважности выходного импульса. Разрабатывался первый вариант ИС еще в году знаменитой на то время компанией Signetics.

Все известные войны и падения империй никогда не приводили к утрате важных технологий. Люди после падения Римской империи не забыли как строить дороги и здания, ходить по морю и плавить железо. Информационные технологии в таком же положении, знание о том, что принципиально можно что то сделать никуда не денется. А техника… Ее восстановят. Ну вообще странно у меня в универе был курсач по проектированию тонкопленочной или толстопленочной ИС… До производства конечно не дошло, но спроектировать нечто подобное перпод заставил… Причем, сюрприз, специальность не прям уж такая железная. Тут вообщем весь вопрос откуда оборудование и сколько стоило, спроектировать, как мне кажется для более-менее адекватного специалиста проблем то нет.

Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций например, И, ИЛИ , так и для усиления выходного сигнала в отличие от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики. Простейший базовый элемент ТТЛ выполняет логическую операцию И-НЕ, в принципе повторяет структуру ДТЛ микросхем и в то же время за счёт использования многоэмиттерного транзистора, объединяет свойства диода и транзисторного усилителя, что позволяет увеличить быстродействие, снизить потребляемую мощность и усовершенствовать технологию изготовления микросхемы.

Наверное нет такого радиолюбителя, который не использовал бы в своей практике эту микросхему. Сразу после поступления в продажу микросхема завоевала бешеную популярность и среди любителей и среди профессионалов. Появилась куча статей, описаний, схем, использующих сей девайс. За прошедшие 39 лет практически каждый уважающий себя производитель полупроводников, считал свои долгом выпустить свою версию этой микросхемы. Меня эта микросхема по прежнему часто удивляет , как изменив в схеме подключение одного элемента, схема приобретает новую функциональность. Триггер Шмидта.

Техническое руководство по JTAG — Учебник XJTAG

В данной статье содержится интересная базовая информация о технических основах XJTAG. Данная информация не является обязательной для освоения при использовании системы XJTAG, так как тесты в системе XJTAG представлены в виде скриптов на высокоуровневом языке, который не требует детальных знаний о принципах работы JTAG.

Введение

Постоянное повышение плотности элементов на кристаллах микросхем всё чаще приводит к необходимости использовать корпуса формата BGA, что снижает эффективность традиционных методов тестирования.

Для преодоления таких проблем, некоторые мировые лидеры в производстве кремниевых микросхем объединили усилия и сформировали Joint Test Action Group. Наработки и рекомендации данной группы были взяты за основу для стандарта Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 1149.1 — Standard Test Access Port and Boundary Scan Architecture (стандартный порт для тестирования и архитектура пограничного сканирования). Стандарт сохранил связь с Joint Test Action Group и, в связи с этим, стандарт известен под названием JTAG.

Пограничное Сканирование (оно же Boundary Scan, оно же «Граничное Сканирование», оно же «Периферийное Сканирование»)

Самой основной функцией Пограничного Сканирования является возможность устанавливать и считывать значения на контактах микросхемы, не имея при этом физического доступа к этим контактам.

Иллюстрация 1 — Блок-схема модуля JTAG в микросхеме

Принцип работы Пограничного Сканирования можно понять из схемы на Иллюстрации 1.

Все цепи, идущие от логического ядра микросхемы к её контактам, проходят через так называемые «сканируемые» ячейки (по сути это разряды сдвигового регистра), которые в совокупности имеют специальное название: Boundary Scan Register — Регистр Пограничного Сканирования. В «стандартном» режиме работы микросхемы эти ячейки никак себя не проявляют. Однако, при переключении микросхемы в режим тестирования (test mode), эти ячейки могут быть использованы для установки и/или считывания значений на контактах микросхемы (или на цепях внутреннего логического ядра). Не все ячейки Пограничного Сканирования одинаковые — в стандарте 1149.1 описано 10 типов ячеек, но разработчики микросхем могут размещать ещё и «нестандартные» типы ячеек в зависимости от конкретного предназначения ячеек.

Интерфейсные сигналы

JTAG-интерфейс, совокупность сигналов которого обобщённо называется Test Access Port — TAP (в разговорной речи как правило используется название без перевода — ТАП), состоит из следующих сигналов, необходимых для работы Пограничного Сканирования:

TCK (Test Clock) — сигнал синхронизации внутренних конечных автоматов;
TMS (Test Mode Select) — сигнал, синхронизированный передним фронтом TCK, переключает состояние микросхемы в следующее доступное;
TDI (Test Data In) — по данному сигналу подаются данные, вдвигаемые в микросхему с целью тестирования или программирования. Данный сигнал синхронизируется передним фронтом сигнала TCK. Для использования сигнала необходимо переключить микросхему в правильное состояние;
TDO (Test Data Out) — на данный сигнал приходят данные, выдвигаемые из микросхемы с целью тестирования или программирования. Данный сигнал синхронизируется задним фронтом сигнала TCK. Для использования сигнала необходимо переключить микросхему в правильное состояние;
TRST (Test Reset) — необязательный сигнал, предназначенный для сброса конечного автомата TAP-контроллера в исходное состояние.

Регистры

Существует два типа регистров для Пограничного Сканирования. Каждая JTAG-совместимая микросхема обязательно имеет один регистр команд (instruction register) и два или более регистра данных (data registers).

Регистр команд (Instruction Register) — хранит текущую исполняемую команду. Значение данного регистра используется TAP-контроллером для принятия решения о том, что делать с входящими сигналами. Наиболее часто используемая команда указывает на то, в какой регистр данных должны поступать входящие данные.

Регистры данных (Data Registers) — существует три основных типа регистров данных: регистр BSR (Boundary Scan Register), регистр BYPASS и регистр IDCODES. Прочие регистры могут присутствовать, но стандарт JTAG не требует их наличия.

BSR — основной регистр для тестирования. Он используется для передачи данных к контактам и от контактов микросхемы.
BYPASS — однобитный регистр, который передаёт данные от TDI к TDO. Это позволяет с минимальными задержками тестировать и другие микросхемы, подключенные последовательно.
IDCODES — хранит идентификатор (ID-код) и номер ревизии (revision number) микросхемы. Данная информация позволяет сопоставить для данного компонента определённый BSDL-файл (Boundary Scan Description Language). Этот файл содержит детальную информацию о конкретной конфигурации Пограничного Сканирования данной микросхемы.

Контроллер Test Access Port (TAP)

TAP-контроллер представляет из себя конечный автомат, управляемый сигналом TMS, который управляет поведением системы JTAG. На Иллюстрации 2 представлен конечный автомат TAP-контроллера.

Иллюстрация 2 — Конечный автомат контроллера TAP

У всех состояний есть два выхода, а переходы организованы так, что в любое состояние можно прийти управляя автоматом одним единственным сигналом TMS (синхронизируемым по TCK). Имеются две ярко выраженные последовательности состояний: одна для чтения или записи в регистр данных — DR (Data Register) и одна для работы с регистром команд — IR (Instruction Register). Операции с регистром данных (Data Registers, BSR, IDCODES, BYPASS) выполняются в зависимости от команды в регистре команд (Instruction Register).

Более подробное описание по каждому состоянию можно найти в документации на стандарт IEEE 1149.1.

Команды Пограничного Сканирования

В стандарте IEEE 1149.1 объявлен набор команд, которые обязательно должна уметь обрабатывать микросхема, чтобы она могла называться поддерживающей JTAG. Эти команды приведены далее.

BYPASS — данная команда приводит к замыканию TDI и TDO на однобитный регистр BYPASS, что позволяет без лишних задержек передавать данные дальше по цепи последовательно подключенных микросхем с поддержкой JTAG.
EXTEST — данная команда приводит к замыканию TDI и TDO на регистр BSR (Boundary Scan Register). При этом текущие логические значения на контактах микросхемы запоминаются на состоянии «capture dr», а новые значения побитно вдвигаются в регистр BSR на состоянии «shift dr»; вдвинутые новые значения появятся на контактах микросхемы на состоянии «update dr».
SAMPLE/PRELOAD — данная команда приводит к замыканию TDI и TDO на регистр BSR (Boundary Scan Register). Однако, микросхема при этом остаётся в состоянии штатного функционирования. В процессе выполнения данной команды регистр BSR может быть использован для захвата данных, которыми микросхема обменивается в процессе штатной работы. Данная команда также используется для предварительной загрузки данных для тестирования в регистр BSR перед выполнением команды EXTEST.

Другие часто поддерживаемые микросхемами команды:

IDCODE — данная команда приводит к замыканию TDI и TDO на регистр IDCODE.
INTEST — данная команда приводит к замыканию TDI и TDO на регистр BSR (Boundary Scan Register). В отличие от команды EXTEST, которая оперирует внешними контактами микросхемы, команда INTEST оперирует внутренними сигналами микросхемы.

Получение стандарта IEEE 1149.1

Документация по стандарту IEEE 1149.1 доступна непосредственно на сайте IEEE:

https://standards.ieee.org

Ещё статьи

Руководство по улучшению тестопригодности (DFT)

Рекомендации по улучшению покрытия платы тестами (Английский)

Концепция применения JTAG

Посмотрите, на что способен JTAG (Английский)

Что такое JTAG?

и как это применить для тестирования печатных плат?

JTAG-тестирование при помощи XJTAG

Как XJTAG расширяет возможности JTAG (Английский)

Формат файла BSDL — Boundary-Scan Description Language

Ссылки на сайты производителей микросхем (Английский)

Testing non-JTAG devices

Формат файла SVF — Serial Vector Format

Electronics Components: Как работает микросхема таймера 555 -чиповая версия широко используемой схемы, называемой мультивибратором

, которая полезна в самых разных электронных схемах.

Микросхема таймера 555, вероятно, является самой популярной интегральной схемой из когда-либо созданных.

Вы можете использовать микросхемы 555 для основных функций синхронизации, таких как включение света на определенный период времени, или вы можете использовать их для создания сигнальной лампы, которая мигает и выключается. Вы можете использовать его для создания музыкальных нот определенной частоты или для управления позиционированием сервопривода.

Вот расположение восьми контактов в стандартной микросхеме 555. 555 поставляется в 8-контактном DIP-корпусе.

Вот функции каждого из восьми контактов:

Земля: Контакт 1 соединен с землей.
В _CC : Контакт 8 подключен к положительному напряжению питания. Это напряжение должно быть не менее 4,5 В и не более 15 В. Обычно схемы 555 работают с четырьмя батареями AA или AAA, обеспечивающими 6 В, или с одной батареей 9 В.батарея В.
Выход: Контакт 3 является выходным контактом. На выходе либо низкий уровень, который очень близок к 0 В, либо высокий уровень, который близок к напряжению питания на контакте 8. Точная форма выхода — то есть, как долго он высокий и как долго низкий, зависит от соединений с оставшимися пятью контактами.
Триггер: Контакт 2 — это триггер , который работает как стартовый пистолет для запуска таймера 555. Триггер — активный низкий уровень триггера , что означает, что таймер запускается, когда напряжение на контакте 2 падает ниже одной трети напряжения питания. Когда 555 запускается через контакт 2, выход на контакте 3 становится высоким.
Разрядка: Контакт 7 называется разгрузкой . Этот контакт используется для разрядки внешнего конденсатора, который работает вместе с резистором для управления временным интервалом. В большинстве схем контакт 7 подключен к напряжению питания через резистор и к земле через конденсатор.
Порог: Контакт 6 называется порогом . Целью этого вывода является контроль напряжения на конденсаторе, который разряжается через вывод 7. Когда это напряжение достигает двух третей напряжения питания (Vcc), цикл синхронизации заканчивается, и выход на выводе 3 становится низким.
Управление: Контакт 5 — это контрольный контакт . В большинстве схем 555 этот вывод просто соединен с землей, обычно через небольшой конденсатор емкостью 0,01 мкФ. (Конденсатор предназначен для выравнивания любых колебаний напряжения питания, которые могут повлиять на работу таймера.)
Сброс: Контакт 4 — это контакт сброса, который можно использовать для перезапуска операции синхронизации 555. Как и триггерный вход, сброс является активным низким входом. Таким образом, вывод 4 должен быть подключен к напряжению питания для работы таймера 555. Если контакт 4 на мгновение замыкается на землю, работа таймера 555 прерывается и не запускается снова до тех пор, пока он снова не будет запущен через контакт 2.

При использовании на принципиальной схеме выводы микросхемы таймера 555 почти всегда показаны в показанном здесь расположении. Напряжение питания вверху, земля внизу, входы слева, выходы справа.

Эту статью можно найти в категории:

Схема ,

Базовое введение в систему на кристалле

Система на кристалле обычно называется SoC, также называемой микросхемой системного уровня. Это продукт или интегральная схема с выделенной целью, которая содержит полную систему и все содержимое встроенного программного обеспечения. Это также технология для реализации всего процесса от определения функции системы до разделения программного/аппаратного обеспечения и завершения проектирования.

Каталог

Ⅰ Сводка

SoC объединяет многие наиболее важные компоненты мобильных телефонов, такие как ЦП, ГП и память. Другими словами, хотя он и существует на материнской плате в виде чипа, он состоит из множества компонентов. Например, то, что мы обычно называем Qualcomm 801, Tegra 4, A6 и т. д., — это просто общий термин после упаковки системных компонентов (SoC).

В узком смысле система на чипе — это интеграция чипа в ядре информационной системы, то есть интеграция ключевых компонентов системы на чипе; в широком смысле SoC — это миниатюрная система. Если центральный процессор (ЦП) — это мозг, то система на чипе — это система, включающая мозг, сердце, глаза и руки. Академические круги в стране и за рубежом обычно склонны определять SoC как интеграцию микропроцессора, аналогового IP-ядра, цифрового IP-ядра и памяти (или внешнего интерфейса управления хранилищем) на одном кристалле. Обычно это стандартный продукт, настроенный клиентами или для конкретных целей.

SoC-чип

Основное содержание определения системы на чипе заключается в основном в двух аспектах: один — это ее состав, а другой — процесс ее формирования. В состав системы на кристалле может входить система на кристалле, модуль логики управления, модуль ядра ЦП микропроцессора/микроконтроллера, модуль цифрового сигнального процессора DSP, модуль встроенной памяти, модуль интерфейса для связи с внешней средой и АЦП/ЦАП, содержащий модуль аналогового интерфейса, источник питания и модуль управления питанием. Для беспроводных SoC также существуют интерфейсные радиочастотные модули, определяемая пользователем логика (которая может быть реализована с помощью FPGA или ASIC) и микроэлектромеханический модуль. Что еще более важно, в микросхему SoC встроены модули базового программного обеспечения (RDOS или COS и другое прикладное программное обеспечение) или загружаемое пользовательское программное обеспечение и т. д.

Система формирования микросхемы или производственный процесс включает следующие три аспекта:

1) Совместная разработка и проверка программного и аппаратного обеспечения на основе монолитной интегрированной системы;

2) Эффективно увеличивается использование технологии логической области и процент повторно используемой производственной мощности, то есть разработка и исследование технологии генерации и повторного использования IP-ядра, особенно повторяющееся применение встроенных модулей памяти большой емкости;

3) Теория и технология проектирования сверхглубоких субмикронных (ВДСМ) и наноинтегральных схем.

Ключевая технология проектирования SoC: ключевые технологии SoC в основном включают технологию архитектуры шины, технологию многократного использования IP-ядра, технологию совместного проектирования программного и аппаратного обеспечения, технологию проверки SoC, технологию проектирования тестируемости, технологию проектирования с низким энергопотреблением, сверхглубокую суб- Технология реализации микросхем. Он также включает в себя трансплантацию встроенного программного обеспечения и исследования в области разработки, что является новой междисциплинарной областью исследований.

Функции электронной системы могут быть выполнены на одном чипе, и эта система раньше требовала одной или нескольких печатных плат, а также различных электронных устройств, микросхем и межсоединений на плате. SoC можно рассматривать как интеграцию зданий в городах и поселках. Отели, рестораны, торговые центры, супермаркеты, больницы, школы, автобусные станции и большое количество жилых домов сосредоточены вместе. Он составляет функцию малого города и удовлетворяет основные потребности людей в пище, жилье и транспорте. SoC больше связана с интеграцией процессоров (в том числе CPU, DSP), памяти, различных модулей управления интерфейсом и различных взаимосвязанных шин. Типичным представителем SoC является чип мобильного телефона. SoC по-прежнему не соответствует одному чипу для реализации традиционного электронного продукта. Можно сказать, что SoC реализует только функцию маленького городка, но не может реализовать функцию города.

Интегральная схема SOC

SoC имеет две примечательные особенности: во-первых, это крупномасштабное аппаратное обеспечение, которое обычно основано на модели проектирования IP; во-вторых, программное обеспечение имеет большую долю и требует совместной разработки программного и аппаратного обеспечения. Его можно сравнить с очевидными преимуществами городов перед сельской местностью: благоустроенность, удобная транспортная развязка, высокая эффективность. SoC также имеет схожие характеристики: на одном кристалле интегрируется больше вспомогательных схем, что экономит площадь интегральных схем, а также снижает затраты. Межсетевое соединение на чипе эквивалентно городским скоростным автомагистралям, которые имеют высокие скорости и низкое энергопотребление. Информация, передаваемая между различными устройствами, изначально распределенными на печатной плате, концентрируется в одном чипе, что эквивалентно месту, до которого можно добраться только по междугородней шине. Он переехал в город и поехал на метро. Городская сфера услуг развита и более конкурентоспособна, а программное обеспечение на SoC эквивалентно городскому сервисному бизнесу. Хорошее не только железо, но и программное обеспечение.

Один и тот же набор аппаратных средств можно использовать для выполнения чего-то сегодня, а завтра — для другого, что аналогично увеличению распределения ресурсов, планирования и использования всего общества в городе. Видно, что SoC имеет очевидные преимущества с точки зрения производительности, стоимости, энергопотребления, надежности, жизненного цикла и сферы применения, поэтому это неизбежная тенденция в развитии дизайна интегральных схем. В области производительности и чувствительных к мощности терминальных чипов SoC заняла доминирующее положение; и его приложения расширяются до более широкого диапазона. Реализация полной электронной системы на одном кристалле является будущим направлением развития отрасли интегральных схем.

Ⅱ Технологические разработки

Разработка интегральных схем имеет 40-летнюю историю. Он продвигался по закону, указанному Муром, и теперь вступил в глубокую субмикронную стадию. В связи с потребностями информационного рынка и развитием самой микроэлектроники, разработка различных технологий интеграции процессов и прикладных микросхем системного уровня с микропроизводством (размер функций интегральных схем продолжает сокращаться) была основной особенностью. . Поскольку полупроводниковая промышленность вступает в эру сверхглубокой субмикронной и даже нанотехнологической обработки, сложные электронные системы, такие как чипы мобильных телефонов, чипы цифрового телевидения и чипы DVD, могут быть реализованы на одном кристалле интегральной схемы. Ожидается, что в ближайшие несколько лет сотни миллионов транзисторов и десятки миллионов логических элементов будут реализованы на одном кристалле. Система на технологии проектирования микросхем началась в середине 1990-е. С развитием полупроводниковых технологий разработчики интегральных схем могут интегрировать все более сложные функции в один кремниевый чип. SoC находится именно в интегральных схемах (ИС) для интегрированной системы (ИС) под общим направлением. Система FlexCore, выпущенная Motorola в 1994 году (использовавшаяся для создания заказных микропроцессоров на базе 68000 и PowerPC), и SoC, разработанная LSILogic для Sony в 1995 году, могут быть самыми ранними отчетами о разработке SoC на основе ядра IP (интеллектуальной собственности). Поскольку SoC может в полной мере использовать существующий набор разработок и значительно улучшить возможности проектирования ASIC, он развивается очень быстро и привлекает внимание промышленности и научных кругов. SOC — это неизбежная тенденция развития интегральных схем, неизбежное развитие технологий и будущее развитие отрасли интегральных схем.

Ⅲ Существующие проблемы

Современная индустрия разработки микросхем сталкивается с рядом проблем. Система на чипе стала центром индустрии проектирования интегральных схем. Производительность SoC становится все выше и выше. Масштаб чипов SoC, как правило, намного больше, чем у обычных ASIC. При этом сложность проектирования SoC сильно возрастает из-за сложностей проектирования, вызванных глубокими субмикронными процессами. При проектировании SoC моделирование и проверка являются наиболее сложными и трудоемкими звеньями в процессе проектирования SoC, на которые приходится от 50% до 80% всего цикла разработки чипа. Использование передовых методов проектирования и проверки моделирования стало ключом к успеху проектирования SoC. Тенденция развития технологии SoC основана на платформе разработки SoC. Платформенный дизайн — это метод проектирования, ориентированный на интеграцию, который может обеспечить максимальное повторное использование системы. Он делится результатами разработки ядра IP и системной интеграции и постоянно реорганизует цепочку создания стоимости. Основываясь на задержке и энергопотреблении, переходе на производительность, надежность, электромагнитные помехи (EMI), шум, стоимость, простота использования и т. д., удалось быстро развить возможности интеграции на системном уровне. Так называемая технология SoC представляет собой высокоинтегрированную технологию системной интеграции на основе встроенного программного обеспечения. Основная идея использования технологии SoC для разработки системы заключается в интеграции всей прикладной электронной системы в один чип. При разработке прикладной системы с использованием технологии SoC все системные схемы интегрируются вместе, за исключением тех внешних схем или механических частей, которые не могут быть интегрированы.

Ⅳ Технология SoC

1. Базовая технология

Интеграция системных функций является основной технологией SoC

конструкции, то есть в соответствии с функциями, требуемыми конструкцией, найти соответствующую интегральную схему, а затем спроектировать форму соединения и выбранную схему в соответствии с техническими показателями, требуемыми параметром конструкции. Результатом этой разработки является структура распределенной прикладной электронной системы, основанная на функциональных интегральных схемах. Отвечает ли результат проектирования проектным требованиям, зависит не только от технических параметров схемной микросхемы, но и от характеристик электромагнитной совместимости всей схемы печатной платы системы. В то же время для систем, которые необходимо оцифровать, часто требуются микроконтроллеры, поэтому необходимо также учитывать влияние распределенных систем на характеристики микропрограммы схемы. Очевидно, что при реализации традиционной прикладной электронной системы используется интегрированная технология для распределенных функций.

Для SoC проектирование прикладной электронной системы также основано на требованиях к функциям и параметрам, но существенно отличается от традиционного метода. SoC не является технологией синтеза распределенных систем, основанной на функциональных схемах. Это системная прошивка и технология синтеза схем, основанная на функциональном IP. Прежде всего, реализация функции больше не интегрируется для функциональной схемы, а для схемного синтеза общей реализации прошивки системы, то есть схемная интеграция всей системы выполняется с использованием IP-технологии. Во-вторых, окончательный результат проектирования схемы связан с функциональными модулями IP и характеристиками прошивки, но в основном не имеет ничего общего с тем, как схема разделена между печатной платой и технологией подключения. Следовательно, характеристики электромагнитной совместимости результата проектирования значительно улучшаются. Другими словами, результат проектирования очень близок к идеальной цели проектирования.

Ключевые технологии проектирования SoC в основном включают технологию архитектуры шины, технологию многократного использования IP-ядра, технологию совместного проектирования программного и аппаратного обеспечения, технологию проверки SoC, технологию проектирования тестируемости, технологию проектирования с низким энергопотреблением, технологию реализации сверхглубоких субмикронных схем, и т. д.

2. Идеи дизайна

Интеграция прошивки является основной идеей дизайна SoC

В традиционной технологии распределенного интегрированного проектирования характеристики прошивки системы часто трудно достичь оптимальных. Причина в том, что используется функция распределения интегрированной технологии. В общем, чтобы удовлетворить как можно больше областей использования, функциональные интегральные схемы должны учитывать две цели проектирования: одна — соответствовать требованиям функционального контроля различных областей применения; другой — рассмотреть возможность удовлетворения более широкого круга прикладных функций и индекса технологий. Следовательно, функциональные интегральные схемы (т. е. специализированные интегральные схемы) должны добавлять ряд схем ввода-вывода и управления, чтобы обычные пользователи могли получить максимально возможную производительность разработки. Однако добиться наилучшей прикладной электронной системы с индивидуальной схемотехникой непросто.

Что касается SoC, то из базовой технологии SoC видно, что основная идея использования технологии SoC для разработки и применения электронных систем заключается в достижении общесистемной интеграции встроенного ПО. Пользователям нужно только выбрать и улучшить каждую часть модуля и встроенной структуры в соответствии со своими потребностями для достижения полностью оптимизированных функций прошивки, не тратя время на ознакомление с технологией разработки пользовательских схем. Внезапное преимущество встроенного программного обеспечения заключается в том, что система может быть ближе к идеальной системе и легче соответствовать проектным требованиям.

3. Базовая структура

Встроенная система является базовой структурой SoC

В прикладной электронной системе, разработанной с использованием технологии SoC, встроенная структура может быть реализована очень удобно. Реализация различных встроенных структур очень проста, пока вы выбираете соответствующее ядро в соответствии с потребностями системы, а затем выбираете соответствующий IP-модуль в соответствии с требованиями дизайна, вы можете завершить всю аппаратную структуру системы. В частности, при использовании технологии интеллектуального синтеза схем можно более полно реализовать характеристики встроенного программного обеспечения всей системы, что делает систему ближе к идеальным проектным требованиям. Следует отметить, что эта встроенная структура SoC может значительно сократить цикл проектирования и разработки прикладной системы.

4.Основы проектирования

IP является основой проектирования SoC

Инженеры-разработчики традиционной прикладной электроники сталкиваются с множеством нестандартных интегральных схем, в то время как инженеры-разработчики электронных систем, использующие технологию SoC, сталкиваются с огромным Библиотека IP, и все проектные работы основаны на модулях IP. Технология SoC превращает инженера-проектировщика прикладных электронных систем в инженера-конструктора электронных устройств, ориентированного на приложения. Видно, что SoC — это технология проектирования, основанная на IP-модулях, а IP — это основа для SoC-приложений.

5.Процесс проектирования

Различные этапы технологии SoC

На этапе функционального проектирования разработчик должен полностью учитывать характеристики встроенного ПО системы и использовать характеристики встроенного ПО для комплексного функционального проектирования. Когда функциональный дизайн завершен, вы можете перейти к этапу синтеза ИС. Задача этапа синтеза IP использует мощную библиотеку IP для реализации функций системы. После того, как комбинация IP будет завершена, сначала выполните функциональное моделирование, чтобы проверить, реализованы ли требования проектной функции системы. После прохождения функционального моделирования наступает очередь схемотехнического моделирования. Цель состоит в том, чтобы проверить, может ли схема, состоящая из IP-модулей, реализовать проектную функцию и достичь соответствующих проектных технических показателей. Завершающим этапом проектирования является проведение соответствующих испытаний изготовленных SoC-продуктов с целью корректировки различных технических параметров и определения параметров применения.