Микросхемы цифровые – интегральные микросхемы (ИМС), у которых зависимость выходного сигнала от входного подчиняется дискретной функции.
Классификация
В зависимости от применяемых схемотехических решений логические интегральные микросхемы можно разделить на несколько семейств:
- РТЛ – резисторно-транзисторная логика;
- ДТЛ – диодно-транзисторная логика;
- ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика;
- ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;
- ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки;
- МОП – металл-оксид-полупроводниковая логика;
- КМОП – комплементарная МОП логика;
- ИИЛ – интегрально-инжекционная логика.
Резисторно-транзисторная логика
Резисторно-транзисторная логика – технология построения логических схем с применением резисторов и биполярных транзисторов.
Первые цифровые интегральные микросхемы относились к семейству резисторно-транзисторной логики. Это связано с хорошей изученностью на тот момент (начало 60х годов прошлого столетия) схемотехнических решений и простотой конструкции. Микросхемы семейства резисторно-транзисторной логики являлись полными аналогами логических схем построенных на базе дискретных компонентов.
На рисунке представлена базовая РТЛ схема 3ИЛИ-НЕ с одним транзистором.
При подаче на любой вход A, B, C напряжения высокого уровня (логическая единица) транзистор VT1 переходит в режим насыщения и напряжение на выходе устанавливается в 0. При подаче на все входа низкого напряжения, транзистор VT1 закрывается и на выходе Q устанавливается высокое напряжение.
Количество входов ограничено максимальным током через транзистор. На практике чаще применялась схема с несколькими транзисторами: для каждого входа используется свой транзистор.
Логический элемент «НЕ» можно реализовать по следующей схеме:
Схема логического элемента И-НЕ на нескольких транзисторах может быть реализована как показано на рисунке:
В СССР массово выпускаемыми микросхемами РТЛ логики были микросхемы серии: Р12-2 (102, 103, 116, 117), 201 (Тропа-1).
Микросхемы серии 201 (Тропа-1) производились по гибридной толстопленочной технологии. Микросхемы выполнялись в металлическом корпусе размерами 11,6х11,6х4 мм. Начало выпуска 1963-1965 год. Напряжение питания 4 В.
Микросхемы серии 201 применялись в основном в специализированных изделиях:
- бортовая ЭВМ Аргон-1,-1М, Аргон-11, Аргон-11А, -11С, Аргон-12А, -12С;
- бортовая ЭВМ С-530;
- калькулятор Искра-111.
Бортовая ЭВМ Аргон-11С – первая отечественная бортовая вычислительная машина с троированием, применялась в космических аппаратах «Зонд». Один из них совершил облет и фотографирование поверхности луны с возвращением аппарата на землю полностью в автоматическом режиме.
Бортовая ЭВМ Аргон-1М применялась в военной сфере:
- мобильный пусковой ракетный комплекс «Точка»;
- комплексы топопривязки «Кратер»;
- командно-штабные машины АСУ войсками фронта «Маневр».
Микросхемы серии Р12-2 применялись в следующих изделиях:
- ЭВМ «ГНОМ-А» для пилотажно-навигационной системы «Купол» (использовался в штурманской кабине ИЛ-76);
- АТС гражданские и военные.
Микросхемы резисторно-транзисторной логики применялись в бортовом управляющем компьютере космических аппаратов Аполлн (США). В частности на корабле Апполон-11, на котором было совершена первая в мире высадка людей на луну. В компьютере применялось 4100 микросхем 3ИЛИ-НЕ.
К преимуществам данной технологии относятся:
- низкая стоимость;
- простота конструкции.
- высокая рассеиваемая мощность;
- низкое быстродействие;
- низкая нагрузочная способность выходов.
