Интегральные микросхемы

1. Интегральные микросхемы

2. Интегральные микросхемы

Цифровые устройства целиком на дискретных транзисторах и диодах
имели очень большие габаритные размеры, ненадежно работали из-за
большого числа элементов и, особенно, паяных соединений.
Интегральные микросхемы, содержащие десятки, сотни, а иногда и
тысячи, десятки тысяч компонентов, позволили по-новому подойти к
проектированию и изготовлению цифровых устройств. Надежность
отдельной интегральной микросхемы мало зависит от числа
элементов и близка к надежности одиночного транзистора, а
потребляемая мощность в пересчете на отдельный компонент резко
уменьшается с повышением степени интеграции. В результате на
интегральных микросхемах стало возможным собирать сложнейшие
устройства.

3. Интегральные микросхемы

Микроэлектроника – современное направление
электроники,
включающее
исследование,
конструирование и производство интегральных схем
(ИС) и радиоэлектронной аппаратуры на их основе.
Интегральная
схема
(микросхема)
–
микроэлектронное
изделие,
выполняющее
определенную функцию преобразования, обработки
сигнала, накапливания информации и имеющее
высокую
плотность
электрически
соединенных
элементов, которые с точки зрения требований к
испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации
рассматриваются как единое целое

4. Интегральные микросхемы

Интегра́льная микросхема (ИС, ИМС, IC
(англ.)), микросхе́ма, м/сх, чип (англ. chip
«тонкая пластинка»: первоначально термин
относился к пластинке кристалла микросхемы)
— микроэлектронное устройство —
электронная схема произвольной сложности
(кристалл), изготовленная на
полупроводниковой подложке (пластине или
плёнке) и помещённая в неразборный корпус
или без такового, в случае вхождения в состав
микросборки

5. Интегральные микросхемы

Элемент – часть интегральной схемы, реализующий
функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая
не может быть выделена как самостоятельное
изделие. (транзистор, диод, резистор, конденсатор и
т.п.)
Компонент
–
часть
интегральной
схемы,
реализующая
функцию
какого-либо
электрорадиоэлемента,
которая
может
быть
выделена
как
самостоятельное
изделие.
(бескорпусные диоды и транзисторы, малогабаритные
катушки индуктивности и т.п.)

6. Особенности ИС

ИС самостоятельно выполняет законченную, часто
довольно
сложную,
функцию,
тогда
как
традиционные электронные приборы выполняют
аналогичную функцию лишь в совокупности с
другими элементами.
Повышение сложности ИС не приводит к ухудшению
основных показателей (надежности, стоимости и
т.д.).
Предпочтительность полупроводниковых элементов
перед пассивными, поскольку увеличение YIYIYI не
приводит к существенному удорожанию ИС.
Снижение разброса параметров ИС вследствие
близкого расположения друг к другу смежных
элементов.

7. Интегральные микросхемы

Рис. 1. Групповой метод изготовления ИМС: а — исходная функциональная
схема; б — соединение элементов внутри микросхемы; в —
полупроводниковая пластина, содержащая в заданной последовательности
ИМС; г — ИМС в корпусе.

8. Классификация ИМС

9. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ПО ФУНКЦИОНАЛЬНОМУ НАЗНАЧЕНИЮ И СИСТЕМА ИХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10. Классификация ИМС

По технологии изготовления:
Пленочные — все элементы и межэлементные соединения
представляют собой пленки, нанесенные на диэлектрическую
подложку. Пленочная технология делится на два направления,
связанных соответственно с использованием тонких или толстых
пленок (соответственно ИМС называются тонкопленочными или
толстопленочными). Тонкопленочные, с толщиной пленки от 1—3 мкм,
создаются методом термовакуумного распыления специальных
проводящих и резистивных паст. Толстопленочные, толщиной от 3—5
мкм, создаются методом вжигания специальных проводящих и
резистивных паст.
Монолитные — (в отечественной литературе употребляется термин
«полупроводниковые ИС») — все элементы выполнены в тонком (5—
10 мкм) приповерхностном слое полированной полупроводниковой
пластины (кристалле) и на ее поверхности в результате легирования,
травления, оксидирования и др. с использованием метода литографии.

11. Классификация ИМС

По конструктивно-технологическим признакам:
Пленочные — все элементы и соединения выполнены по пленочной технологии в виде
проводящих, полупроводниковых и диэлектрических пленок. В пленочных ИМС очень
сложно реализовать активные элементы. Их присоединяют к пленочным ИС навесным
монтажом. Такие схемы называются гибридными.
Гибридные — пассивные элементы выполнены по пленочной технологии, а
активные компоненты являются навесными. В качестве компонентов
используются малогабаритные бескорпусные дискретные элементы или
монолитные бескорпусные ИС, соединенные между собой пассивными
элементами на подложке с помощью жестких проводников.
Полупроводниковые — пассивные и активные элементы и межэлементные
соединения, выполненные на основе одного кристалла полупроводникового
материала кремния, на так называемой активной подложке (монолитная
технология).
Совмещенные — активные элементы изготовлены по монолитной
технологии, а пассивные элементы и межэлементные соединения — по
пленочной. Основой схем является кристалл, на котором для пленочных
структур создается изолирующий аморфный слой Si02 (подложка).

12. Классификация ИМС

По функциональному назначению:
Аналоговые (ЛИС) — микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки
сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем АИС
является интегральная микросхема с линейной характеристикой (линейная ИМС).
Номенклатура АИС включает в себя электронные устройства, выполняющие различные
функции, операционные усилители (ОУ), усилители низких и высоких частот,
промежуточные усилители, компараторы, стабилизаторы напряжений, ограничители,
фильтры частот и др.
Цифровые (ЦМС) — микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки
сигналов, изменяющихся по закону дискретной (прерывистой) функции (например,
выраженной в двоично-цифровом коде). Частным случаем ЦИС является логическая
микросхема, выполняющая одну или несколько логических функций. Простейшие
логические ИС, реализующие элементарные функции «И», «ИЛИ», «НЕ» и др.,
называются логическими элементами. На основе ЦИС строятся как простые элементы,
входящие в состав устройств вычислительной техники (запоминающие устройства,
сумматоры, дешифраторы и т.д.), так и сложные функциональные устройства —
микропроцессоры, однокристальные ЭВМ и др.
Аналогоцифровые и цифроаналоговые — особые виды ИМС, служащие для
преобразования аналоговых сигналов в цифровые, и наоборот, в устройствах обработки
информации, автоматического управления, передачи данных, в измерительных
системах, автоматически регистрирующих приборах и др.

13. Классификация ИМС

По степени интеграции:
В соответствии со степенью интеграции (К) ИМС условно подразделяются в зависимости от
функционального назначения.
Цифровые:
МИС — малая интегральная схема — до 10 элементов и компонентов (АО, входящих в ИС, первая
степень интеграции К= gN = = lglO = 1.
CMC — средняя интегральная схема — до 102 элементов и компонентов, входящих в ИС, вторая
степень интеграции.
БИС — большая интегральная схема — до 103 элементов и компонентов, входящих в ИС, третья
степень интеграции.
СБИС — сверхбольшие интегральные схемы — до 104 элементов и компонентов, входящих в ИС,
четвертая степень интеграции.
ГИС — гигантская интегральная схема — до 105 элементов и компонентов, входящих в ИС, пятая
степень интеграции.
У БИС — ультрабольшие интегральные схемы — до 106—109 элементов и компонентов, входящих в
ИС, шестая степень интеграции.
ГБИС — гигаболыпая интегральная схема — свыше 109 элементов и компонентов, входящих в ИС,
седьмая степень интеграции.
Аналоговые имеют меньшую степень интеграции, так как построены на разнотипных элементах:
МИС — N = 1—30 элементов и компонентов, входящих в интегральную микросхему, первая степень
интеграции.
СИС — N = 31 — 100 элементов и компонентов, входящих в ИС, вторая степень интеграции.
БИС — N= 101—300 элементов и компонентов, входящих в интегральную микросхему, третья
степень интеграции.
СБИС — N > 300 элементов и компонентов, входящих в интегральную микросхему, четвертая
степень интеграции.

14. Основные параметры ИМС

Плотность упаковки – число элементов электронной схемы водном кубическом
сантиметре объема интегральной микросхемы.
Степень интеграции χ определяется количеством элементов n, входящих в
состав интегральной микросхемы.
Микросхема 1-й степени интеграции содержит до 10 элементов (маломасштабная
интегральная схема – МИС).
Микросхема 2-й степени интеграции (среднемасштабная – СИС) содержит от 10 до
100 элементов.
Микросхема 3-й степени интеграции содержит от 102 до 103 элементов и относится
к категории больших интегральных микросхем (БИС). Сверхбольшие (СБИС) 4й степени интеграции имеют более 1000 элементов.

15. Степень интеграции

малая интегральная схема (МИС) — до 100
элементов в кристалле,
средняя интегральная схема (СИС) — до 1000
элементов в кристалле,
большая интегральная схема (БИС) — до 10000
элементов в кристалле,
сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1
миллиона элементов в кристалле,
ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1
миллиарда элементов в кристалле,
гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1
миллиарда элементов в кристалле.

16. Конструкция

Исходным материалом для изготовления полупроводниковых
ИМС являются пластины кремния толщиной не более 50 мкм и
диаметром до 100 мкм, называемые подложкой. В последнее
время вместо кремния используют арсенид галлия. В основе
формирования элементов на подложке лежит планарная
технология с двумя ее разновидностями: планарнодиффузионная и планарно-эпитаксиальная.

17.

При планарно-диффузионной технологии исходную
пластину монокристалла, в которой формируют р-nпереход, покрывают тонким защитным слоем
диэлектрика. После этого способом фотолитографии
изготовляют первую оксидную маску, для чего в
защитном слое делают отверстия (окна) требуемой
конфигурации по числу необходимых р-n-переходов.
Для этого защитный слой покрывают тонким слоем
светочувствительной эмульсии — фоторезиста, на
поверхность которого проектируют требуемый
рисунок
маски.
После
этого
изображение
проявляется, и засвеченные участки фоторезиста
стравливаются, обнажая защитный слой. С помощью
травления обнаженные участки защитного слоя
растворяют,
и
таким
образом
формируется
требуемая совокупность окон. Через полученные
окна производят диффузию необходимых примесей в
исходную подложку кремния.

18.

Планарно-эпитаксиальная
технология
дает
возможность наращивать полупроводниковый слой
на подложку любого типа проводимости, при котором
кристаллическая структура наращенного слоя
является продолжением кристаллической структуры
подложки.
Состав
наращенного
слоя
(эпитаксиальной пленки) может отличаться от
состава подложки. Наращивая эпитаксиальный слой
n-типа на подложку из кремния p-типа, можно
сформировать р-n-переход, причем однородный по
структуре эпитаксиальный слой может служить
основой для изготовления других р-n-переходов,
если его покрыть защитным слоем, а затем
повторить технологический процесс, изложенный при
рассмотрении планарно-диффузионной технологии.

19. Технология изготовления ИМС

20. Технология изготовления ИМС

21.

Подложка с совокупностью элементов и компонентов, изготовленных по
описанным технологическим приемам и методам, должна быть
конструктивно оформлена в целях защиты ее от воздействия окружающей
среды. Для этого осуществляют герметизацию ИМС с помощью
изоляционных материалов или с использованием методов вакуум-плотной
герметизации. При герметизации изоляционными материалами кристалл
полупроводниковой или подложку гибридной ИМС покрывают слоем лака
или компаунда. При вакуум-плотной герметизации кристалл или подложку
помещают в герметизированный корпус прямоугольной или круглой формы.
Соединение ИМС с внешними выводами осуществляют золотыми или
алюминиевыми проводниками.

22. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

•Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на
одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).
•Плёночная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:
толстоплёночная интегральная схема;
тонкоплёночная интегральная схема.
•Гибридная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных
диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.

23. Структура элементов полупроводниковой ИС

24. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ.

Полупроводниковые
интегральные
микросхемы
изготовляют на одном кристалле введением легирующих
примесей в определенные микрообласти. Современные
технологии позволяют создавать в приповерхностном
объеме кристалла весь набор активных и пассивных
элементов, а также межэлементные соединения в
соответствии с топологией схемы.
В качестве активных элементов ИМС наряду с
биполярными широко применяются транзисторы типа МДП.
МДП-транзисторы проще в изготовлении, дают больший
процент выхода годных изделий, позволяют получить более
высокую плотность размещения приборов, потребляют
меньшую мощность, дешевле биполярных.

25. Биполярные ИС

26. Структура элементов плёночной ИС

27. ГИБРИДНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Развитие электроники определяется постоянным совершенствованием
характеристик элементной базы и аппаратуры по следующим
направлениям:
уменьшение габаритов и массы (миниатюризация);
повышение надежности за счет сокращения соединительных линий,
совершенствования контактных узлов и взаимного резервирования
элементов;
уменьшение потребляемой мощности;
усложнение задач и соответствующих им схемных решений при
одновременном удешевлении каждого отдельного элемента.
Существенные изменения в полупроводниковой технике связаны, вопервых, с переходом к интегральным микросхемам (ИМС) и, во-вторых,
с переходом к большим интегральным схемам (БИС).

28.

Совмещенные интегральные микросхемы.
Большие интегральные микросхемы (БИС)
Дальнейшим развитием технологии производства интегральных микросхем
явилось создание схем с большой интеграцией микроэлементов. В совмещенной
интегральной микросхеме элементы выполняются в объеме и на поверхности
полупроводниковой подложки путем комбинирования технологий изготовления
полупроводниковых и пленочных микросхем.
В монокристалле кремния — подложке — методами диффузии, травления и
другими получают все активные элементы (диоды, транзисторы и др.), а затем на эту
подложку, покрытую плотной пленкой двуокиси кремния, напыляют пассивные
элементы (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) и токопроводящие
проводники. Технология получения совмещенных микросхем позволяет изготовлять
пассивные элементы с широкими пределами номинальных значений величин.
Для получения контактных площадок и выводов микросхемы на подложку
осаждают слой алюминия. Подложка со схемой крепится на внутреннем основании
корпуса, а контактные площадки на монокристалле соединяются проводниками с
выводами корпуса микросхемы. Готовые микросхемы обычно герметизируются.
Использование БИС при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры позволяет
резко уменьшить ее габариты, массу, снизить стоимость, значительно повысить
надежность и ускорить сборку.

29. Классификация микросхем

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции
(указано количество элементов для цифровых схем):
•Малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле.
•Средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле.
•Большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле.
•Сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле.
•Ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле.
•Гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.
В настоящее время название ГБИС практически не используется, и все схемы с числом элементов,
превышающим 10 000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.
Интегральная микросхема может обладать законченным,
сколь угодно сложным, функционалом — вплоть до целого
микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).

30. Корпуса микросхем

Микросхемы выпускаются в двух конструктивных вариантах — корпусном и бескорпусном.
Бескорпусная микросхема — это полупроводниковый кристалл, предназначенный для монтажа в
гибридную микросхему или микросборку.
Корпус — это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий
и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса
стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий из разных
микросхем. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями.
В российских корпусах расстояние между выводами измеряется в миллиметрах и наиболее часто это
2,5 мм или 1,25 мм. У импортных микросхем расстояние измеряют в дюймах, используя величину
1/10 или 1/20 дюйма, что соответствует 2,54 и 1,28 мм. В корпусах до 16 выводов эта разница не
значительна, а при больших размерах идентичные корпуса уже несовместимы.
В современных импортных корпусах для поверхностного монтажа применяют и метрические
размеры: 0,8 мм; 0,65 мм и другие.

31. КОРПУСА МИКРОСХЕМ

Тип
корпуса
Форма
проекции
Расположение выводов на плоскости основания
Расположение выводов относительно плоскости основания
1
Прямоугольная
В пределах проекции тела корпуса
Перпендикулярное
2
То же
За пределами проекции тела корпуса
То же
3
Круглая
В пределах проекции тела корпуса по окружности
То же
4
Прямоугольная
За пределами проекции тела корпуса
Параллельное
5
То же
В пределах проекции тела корпуса
Перпендикулярное

32. Элементы электронных схем

К пассивным элементам электронных схем относят резисторы,
конденсаторы, индуктивные катушки, трансформаторы, к активным —
диоды, транзисторы, тиристоры и др. Интегральные микросхемы
содержат десятки и сотни пассивных и активных элементов. Показатель
степени сложности микросхемы характеризуется числом содержащихся в
ней элементов и компонентов.
Большие интегральные схемы также изготовляют в объеме одного
кристалла. Они характеризуются большей сложностью и служат в
качестве отдельных блоков электронной аппаратуры, например
запоминающего устройства, процессора и т. д.
Степень и характер интеграции элементов микросхем определяются
прежде всего уровнем технологии.

33. Элементы электронных схем

Пассивные элементы формируются в пленке, а активные в
виде миниатюрных бескорпусных полупроводниковых
приборов размещаются над пленкой и соединяются с
пленочными элементами продольными выводами
Навесными могут изготовляться также и некоторые
пассивные элементы: конденсаторы относительно большой
емкости, индуктивные катушки, трансформаторы.
При создании схемы на круглую или квадратную подложку
по специальной технологии наносят различные пленки, из
которых
формируются
резисторы,
конденсаторы,
соединительные линии и контактные площадки.

34. Элементы электронных схем

Наибольшие технологические сложности возникают при
изготовлении индуктивных катушек и трансформаторов.
Поэтому микросхемы стремятся проектировать так, чтобы
они содержали минимум таких элементов. В случае
необходимости
микроиндуктивности
могут
быть
сформированы из пленки, а элементы с относительно
повышенной индуктивностью — в виде навесных катушек.
Таким катушкам часто придают плоскую форму, а
сердечники их делают разомкнутыми.
Материалом для сердечника обычно служат ферриты и
карбонильное железо. Добротность пленочных индуктивных
катушек невелика. У навесных катушек она достигает
десятков единиц.

35. ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Резисторы
Конденсаторы
Индуктивности
Транзисторы
Микросхемы
Диоды
Трансформаторы

36. РЕЗИСТОРЫ

пассивный элемент электрических цепей, обладающий
определённым или переменным значением электрического
сопротивления.
Обозначение резисторов на схеме электрической принципиальной
Постоянные резисторы
Переменные резисторы

37. ВИДЫ РЕЗИСТОРОВ

Терморезисторы (термисторы)
Варисторы
Фоторезистор

38. ПОСТОЯННЫЕ РЕЗИСТОРЫ

R=U/I
P=U*I

39. ВЫВОДНЫЕ РЕЗИСТОРЫ (МАРКИРОВКА)

40. РЕЗИСТОРЫ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА

Поверхностный монтаж — технология изготовления
электронных изделий на печатных платах, а также
связанные с данной технологией методы конструирования
печатных узлов.
Технологию поверхностного монтажа печатных плат также
называют ТМП (технология монтажа на поверхность),
SMT (англ. surface mount technology) и SMD-технология (от
англ. surface mounted device — прибор, монтируемый на
поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа
также называют «чип-компонентами».

41. РЕЗИСТОРЫ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА (МАРКИРОВКА)

42. ВИДЫ ЧИП РЕЗИСТОРОВ (РАЗМЕРЫ)

43. КОНДЕНСАТОРЫ

Конденса́тор— двухполюсник с постоянным или
переменным значением ёмкости и малой
проводимостью; устройство для накопления
заряда и энергии электрического поля.
Электрический конденсатор представляет собой
систему
из
двух
электродов
(обкладок),
разделённых
диэлектриком,
и
обладает
способностью
накапливать
электрическую
энергию. На долю конденсаторов приходится
примерно 25% всех элементов принципиальной
схемы.

44. Конденсаторы

Функции
Конденсаторы
Конденсатор в цепи
постоянного тока может
проводить ток в момент
включения его в цепь
(происходит заряд или
перезаряд конденсатора), по
окончании переходного
процесса ток через
конденсатор не течёт, так как
его обкладки разделены
диэлектриком.
В цепи же переменного тока он
проводит колебания
переменного тока посредством
циклической перезарядки
конденсатора, замыкаясь так
называемым током смещения.

45. Конденсаторы

Слева — конденсаторы
для поверхностного
монтажа;
Справа — конденсаторы
для объёмного монтажа;
Сверху — керамические;
Снизу —
электролитические.

46.

Классификация конденсаторов
Классификация
Конденсаторы общего назначения
1. Низкочастотные
2. Высокочастотные
Конденсаторы специального назначения
1. Высоковольтные
2. Помехоподавляющие
3. Импульсные
4. Дозиметрические
5. Конденсаторы с электрически управляемой
ёмкостью (варикапы, вариконды) и др.

47.

Классификация конденсаторов
Классификация
По назначению
1. Контурные
2. Разделительные
3. Блокировочные
4. Фильтровые
По характеру изменения ёмкости
1. Постоянные
2. Переменные
3. Подстроечные

48. Обозначение конденсаторов на схемах

Обозначение
по ГОСТ 2.728-74
Описание
Конденсатор постоянной ёмкости
Поляризованный конденсатор
Подстроечный конденсатор
переменной ёмкости

49. Обозначение конденсаторов на схемах

50. Обозначение конденсаторов на схемах

Варикапы. Это конденсаторы, емкость которых изменяется за счет
изменения расстояния между его обкладками путем подведения
внешнего напряжения. Варикап - это одна из разновидностей
полупроводникового диода, к которому подводится обратное
напряжение, изменяющее емкость диода.
Вариконды. Это конденсаторы, емкость
напряженности электрического поля.
которых
зависит
от

51. Функции конденсаторов

Функции
Блокировочный
(развязывающий)
конденсатор
Разделительный
конденсатор
Фильтр верхних
частот

52.

Функции
Фильтр верхних
частот
Слаживающий
конденсатор
Демпфер

53. Обозначение конденсаторов на схемах

На электрических принципиальных схемах номинальная
ёмкость
конденсаторов
обычно
указывается
в
микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но
нередко и в нанофарадах.
При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора
указывают в пикофарадах, при этом допустимо не
указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ»
опускают.
При обозначении номинала ёмкости в других единицах
указывают единицу измерения.

54. Обозначение конденсаторов на схемах

Для электролитических конденсаторов, а также для
высоковольтных конденсаторов на схемах, после
обозначения номинала ёмкости, указывают их
максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или
киловольтах (кВ).
Например так: «10 мк x 10 В».
Для переменных конденсаторов указывают диапазон
изменения ёмкости, например так: «10 — 180».
В настоящее время изготавливаются конденсаторы с
номинальными ёмкостями из
десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6,
Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12,
24 значения, так, чтобы значения с соответствующим
допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

55. Кодовая маркировка конденсаторов

Маркировка 3 цифрами
Первые две цифры указывают на значение емкости в пигофарадах
(пф)
Последняя — количество нулей.
Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра
может быть «9».
При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0».
Буква R используется в качестве десятичной запятой.
Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф.

56. Кодовая маркировка конденсаторов

Код Емкость[пФ] Емкость[нФ] Емкость[мкФ]
1622
16200
16,2
0,0162
4753
475000
475
0,475
Маркировка 4 цифрами
Возможны варианты
кодирования
4-значным числом.
Но и в этом случае
последняя цифра
указывает количество
нулей,
а первые три — емкость
в пикофарадах.

57.

Кодовая маркировка конденсаторов
Код Емкость [мкФ]
R1
0,1
R47
0,47
1
1
4R7
4,7
10
10
100
100
• Маркировка емкости в
микрофарадах
Вместо десятичной точки
может ставиться буква R.

58. Кодовая маркировка конденсаторов

долю
Кодовая маркировка конденсаторов
Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска,
ТКЕ, рабочего напряжения
В отличие от первых трех параметров, которые маркируются в
соответствии со стандартами, рабочее напряжение у разных
фирм имеет различную буквенно-цифровую маркировку.
Код
Емкость
p10
0,1 пФ
конденсаторов
приходится
примерно
Ip5
1,5 пФ
332p
332 пФ
1НО или 1nО
1,0 нФ
15Н или 15n
15 нФ
33H2 или 33n2
33,2 нФ
590H или 590n
590 нФ
m15
0,15мкФ
1m5
1,5 мкФ
33m2
33,2 мкФ
330m
330 мкФ
1mO
1 мФ или 1000 мкФ
10m
10 мФ
25% всех элементов принципиальной схем

59.

Параметры конденсаторов
Параметры конденсаторов
Основные
1. Номинальная ёмкость
2. Рабочее напряжение
Кроме того, конденсаторы
паразитных параметров.
характеризуются
рядом

60.

Параметры конденсаторов
Q
C
U
Ёмкость
конденсатора
–
электрическая ёмкость между электродами
конденсатора
(ГОСТ
19880
–
74),
определяемая
отношением,
накапливаемого
в
нём
заряду
к
приложенному
напряжению.
Ёмкость
конденсатора
зависит
от
материала
диэлектрика,
формы
и
взаимного
расположения электродов.
Удельная ёмкость – отношение
ёмкости
к
массе
(или
объёму)
конденсатора.

61.

Номинальная
ёмкость
конденсатора СНОМ - емкость, которую
должен иметь конденсатор в соответствие
с нормативной документацией (ГОСТ или
ТУ).
Параметры конденсаторов
Номинальные
значения
ёмкости
СНОМ
электролитических конденсаторов определяются рядом:
0,5;1; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 300; 500; 1000; 2000;
5000 мкФ.
Номинальные значения
плёночных конденсаторов
ёмкости
СНОМ
бумажных
0,05; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8;.20; 40; 60; 80; 100; 400; 600; 800;
1000 мкФ.

62.

Параметры конденсаторов
Допустимое
отклонение
от
номинала
С
характеризует точность значения ёмкости и определяется
классом точности.
Класс
0,01
0.02
0,05
0
00
I
II
III
IV
V
VI
Допуск %
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
- 10
+20
-20
+30
-20
+50
Конденсаторы широкого применения имеют класс
точности I, II или III и соответствуют рядам Е6, Е12, Е24.
Блокировочные и разделительные конденсаторы
обычно соответствую классам II и III.
Контурные конденсаторы обычно соответствуют
классам 1, 0, или 00.
Фильтровые конденсаторы обычно соответствуют
классам IV, V, VI.

63.

Параметры конденсаторов
Номинальное
рабочее
напряжение
конденсатора – максимальное напряжение, при
котором конденсатор может работать в течение
минимальной наработки, в условиях, указанных в
технической документации (ГОСТ 21415 – 75).
Значения номинальных напряжений установлены ГОСТ
9665 – 77. Все конденсаторы в процессе изготовления
подвергают воздействию испытательного напряжения в
течение 2…5 секунд.
U Н U ИСП U ПРОБ

64.

Электрическое
сопротивление
изоляции
конденсатора – электрическое сопротивление
конденсатора постоянному току, определяемое
соотношением
R ИЗ
U
I УТ
Параметры конденсаторов
U - напряжение, приложенное к конденсатору;
IУТ - ток утечки (проводимости).
Сопротивление изоляции всех видов конденсаторов, кроме
электролитических и полупроводниковых, очень велико и
составляет МОм, ГОм и даже ТОм. Это со противление измеряют в
нормальных климатических условиях (температура 25 10 С,
относительная влажность 45…75 %, атмосферное давление
86…106 кПа).
С
повышением
уменьшается.
температуры
сопротивление
изоляции

65. КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ

Катушка
индуктивности
–
электронный
компонент,
представляющий собой винтовую либо спиральную конструкцию,
выполненную с применением изолированного проводника.

66. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД

Полупроводнико́вый диод — полупроводниковый прибор, в широком
смысле
—
электронный
прибор,
изготовленный
из
полупроводникового материала, имеющий два электрических вывода
(электрода).

67. СТАБИЛИТРОН

Полупроводнико́вый
стабилитро́н,
или
диод
Зенера
—
полупроводниковый диод, используется для стабилизации напряжения
(например, в стабилизированных источниках питания).

68. СВЕТОДИОДЫ

69. ОПТРОН

Оптопара или оптрон — электронный прибор, состоящий из
излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях —
миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и
полевых
фототранзисторов,
фотодиодов,
фототиристоров,
фоторезисторов), связанных оптическим каналом и, как правило,
объединённых в общем корпусе.
Принцип работы оптрона заключается в преобразовании
электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и
последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.

70. ТРАНЗИСТОР

Транзи́стор (англ. transistor), — радиоэлектронный компонент из
полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный
от небольшого входного сигнала управлять значительным током в
выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления,
генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов.
Транзисторы подразделяются на:
Биполярные
Полевые

71. ОБОЗНАЧЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ НА СХЕМЕ

72. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Операционный усилитель (ОУ; англ. operational amplifier, OpAmp) —
усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как
правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент
усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой
отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому
коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент
усиления/передачи полученной схемы

73. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформа́тор
(от
лат.
transformare
—
«превращать,
преобразовывать») — статическое электромагнитное устройство,
имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо
магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством
электромагнитной индукции одной или нескольких систем
(напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем
(напряжений), без изменения частоты.
Трансформатор осуществляет преобразование переменного
напряжения и/или гальваническую
развязку в самых различных областях
применения — электроэнергетике,
электронике и радиотехнике.

74. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРА

75. Логический базис

Способ соединения транзисторов между собой в пределах
одного элемента определяет их логический базис (логику).
Из логических ИМС на биполярных транзисторах в
настоящее время наибольшее распространение имеют:
транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) в нескольких
модификациях, эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ), или,
как ее еще называют, логика на переключателях тока
(ГТТТЛ), и реже — диоднотранзисторная логика (ДТЛ).
Новым
направлением
является
инжекционноинтегральная логика (ИИЛ, или И2Л) с высокой степенью
интеграции и малым потреблением энергии.

76.

В зависимости от элементов, на которых собраны входные и выходные каскады
микросхем, от схемных особенностей этих каскадов цифровые микросхемы делятся
на несколько групп или, так называемых "логик" (здесь под словом "логика"
подразумевается логический элемент или электронный ключ):
1. РТЛ, – резистивно–транзисторная логика, в которой на входах стоит
резистивный сумматор токов, реализующий для положительной логики функцию
ИЛИ; выходной каскад собран на транзисторном инверторе;
2. ДТЛ, – диодно–транзисторная логика, в которой на входах стоит несколько
диодов, реализующих функцию И или ИЛИ; выходной каскад на транзисторах;
3. ТТЛ, – транзисторно–транзисторная логика, в логических элементах которой ко
входам подключены эмиттеры многоэмиттерного транзистора; с помощью этого
многоэмиттерного транзистора реализуется функция И; выходной каскад собран на
транзисторах;
4. ЭСЛ, – эмиттерно–связанная логика, в которой на входах стоят транзисторы,
эмиттеры которых связаны друг с другом;
5. nМОП, pМОП, – МОП логика, все элементы которой выполнены на МОП
транзисторах с проводимостью канала n–типа (n–МОП) или p–типа (p–МОП);
6. КМОП, – логика, все элементы которой выполнены на двух типах МОП
транзисторов nМОП и pМОП, дополняющих друг друга, т.е. комплиментарных;
7. И2 Л, – интегральная инжекционная логика, в которой отсутствуют резисторы;
инжекция носителей в область базы транзистора осуществляется с помощью
активных генераторов тока, выполненных на p–n–p транзисторах, тогда как сам
базовый инвертор, – на n–p–n транзисторах.

77. СИГНАЛ

Сигна́л — изменение
физической величины,
несущее информацию,
кодированную определённым
способом, либо
синхронизированное
(заранее оговоренное
с получателем) отсутствие
изменения физической
величины.

78. Вид обрабатываемого сигнала

Все микросхемы подразделяют на две группы - аналоговые и цифровые. Аналоговые
микросхемы предназначены для работы с непрерывными во времени сигналами. К их
числу можно отнести усилители радио-, звуковой и промежуточной частот, операционные
усилители, стабилизаторы напряжения и др. Для аналоговых микросхем характерно то, что
входная и выходная электрические величины могут иметь любые значения в заданном
диапазоне. В цифровых же микросхемах входные и выходные сигналы могут иметь один из
двух уровней напряжения: высокий или низкий. В первом случае говорят, что мы имеем
дело с высоким логическим уровнем, или логической 1, а во втором - с низким логическим
уровнем, или логическим 0.
В основу работы цифровых микросхем положена двоичная система счисления. В
этой системе используются две цифры: 0 и 1. Цифра 0 соответствует отсутствию
напряжения на выходе логического устройства, 1 - наличию напряжения. С
помощью нулей и единиц двоичной системы можно записать (закодировать)
любое десятичное число. Так, для записи одноразрядного десятичного числа
требуются четыре двоичных разряда. Сказанное поясняется табл. 1.

79.

В первом столбце таблицы (ее называют таблицей истинности) записаны десятичные
числа от 0 до 9, а в последующих четырех столбцах - разряды двоичного числа. Видно,
что число в последующей строке получается в результате прибавления 1 к первому
разряду двоичного числа. С помощью четырех разрядов можно записать числа от 0000 до
1111, что соответствует диапазону чисел от 0 до 15 в десятичной системе. Таким образом,
если двоичное число содержит N разрядов, то с его помощью можно записать
максимальное десятичное число, равное 2^(N-1). По таблице также несложно заметить,
как можно перевести число из двоичной системы в десятичную. Для этого достаточно
сложить степени числа 2, соответствующие тем разрядам, в которых записаны логические
1. Так, двоичное число 1001 соответствует десятичному числу 9 (2^3 + 2^0).
Двоичную систему счисления используют в большинстве современных цифровых
вычислительных машин.

80. Цифровые интегральные микросхемы (ЦИМС). Назначение и использование

Цифровые
интегральные
микросхемы
(ЦИМС)
предназначены для преобразования и обработки
дискретных сигналов. Основой для их построения
являются электронные ключи, обладающие тем
свойством, что они могут находиться в одном из двух
состояний и их действие заключается в переходе из
одного состояния в другое под воздействием входных
сигналов. Одному из двух состояний ключа соответствует
одно из двух фиксированных значений выходной
электрической величины, например, высокий или низкий
потенциал, наличие или отсутствие импульса. Так как эти
величины могут принимать 2 дискретных значения, то они
являются двоичными переменными.

81. Классификация ЦИМС

В цифровых микросхемах применяются полевые транзисторы
только с изолированным затвором, имеющие структуру: металл
(затвор), диэлектрик (изоляция затвора), полупроводник (канал,
сток–исток), сокращенно МДП, а так как в качестве диэлектрика
обычно используется окись кремния, то обычно эти
транзисторы, а также микросхемы на них сокращенно называют
МОП.
Цифровые микросхемы по своим функциям делятся на два
больших класса: комбинационные и последовательностные.
К первому относятся микросхемы, не имеющие внутренней
памяти (состояние выходов этих микросхем однозначно
определяется уровнями входных сигналов в данный момент
времени).
Ко второму - микросхемы, состояние выходов которых
определяется не только уровнями входных сигналов в данный
момент времени, но и последовательностью состояний в
предыдущие моменты времени из-за наличия внутренней
памяти.

82. МАРКИРОВКА МИКРОСХЕМ

Согласно с принятой системой обозначений, маркировка ИМС состоит
из нескольких элементов, от четырех до шести.
2 элемент: цифрами 1, 5, 7 обозначаются полупроводниковые ИМС,
цифрами 2, 4, 6, 8 — гибридные.

83. Система условных графических обозначений

84.

85. ПАРАМЕТРЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Быстродействие — один из важнейших параметров — характеризуется максимальной
частотой смены состояний. Оценивается рядом показателей: средним временем задержки
распространения сигнала t (от 3 до 33 нс — для ТТЛ, до 600 нс — для КМОП),
максимальной частотой переключения (до 6 ГГц) и др.
Коэффициент разветвления по выходу К характеризует нагрузочную способность ИМС
и определяет максимальное число входов элементов данной серии, которым можно
нагрузить выход данной схемы без нарушения ее нормального функционирования.
Коэффициент объединения по входу определяет число логических входов, которые
имеет ИМС. Это обычно число равноценных входов по И либо ИЛИ (в логических
элементах может быть 2, 3, 4, и 8). Для увеличения входов применяют специальные схемы
— расширители (экспандеры).
Помехоустойчивость определяет допустимое напряжение помех на входах микросхемы.
Различают статическую и динамическую помехоустойчивость: первая связана с
длительностями более продолжительности переходных процессов, вторая — с
кратковременными помехами. Статическая помехоустойчивость является основным
показателем защищенности ИМС от помех и указывается в справочниках U0ПОМ =
|U0ВЫХ. MAX – U0ВХ. MAX |,