143

А. В. Шарапов

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Федеральное агентство по образованию

Томский государственный университет систем

управления и радиоэлектроники

А. В. Шарапов

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Учебное пособие

Рекомендовано Сибирским региональным отделением

учебно–методического объединения высшего профессионального

образования для межвузовского использования в качестве учебного

пособия по дисциплине «Микроэлектроника» для студентов

специальности 210106.65 «Промышленная электроника»

2007

Рецензенты: зав. кафедрой промышленной и медицинской электроники

Томского политехнического университета, д-р техн. наук проф. Г.С. Евтушенко;

начальник отдела ФГУП «НПЦ «Полюс», д-р техн. наук Ю.М. Казанцев

Шарапов А.В.

Микроэлектроника: Уч. пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007 – 138 с.

Излагаются принципы построения и функционирования логических элементов, дешифраторов, мультиплексоров, сумматоров, цифровых компараторов, триггеров, счетчиков, регистров, микросхем памяти. Рассмотрены примеры синтеза цифровых устройств комбинационного типа и цифровых автоматов.

Пособие предназначено для студентов вузов радиоэлектронного профиля дневной, вечерней и заочной форм обучения, и содержит краткий конспект лекций, примеры решения задач, варианты творческих заданий и компьютерный лабораторный практикум по цифровой схемотехнике.

© А.В.Шарапов, 2007

© Томск, гос. ун-т систем управления

и радиоэлектроники, 2007

Содержание

Введение …………………………………………………………… Основные понятия микроэлектроники …………………………... Виды сигналов ……………………………………………… Классификация микросхем и их условные обозначения … Математические основы цифровой электроники ……………… Позиционные системы счисления ………………………… Таблица истинности ……………………………………….. Совершенная дизъюнктивная нормальная форма логических функций ……………………………………….. Основные законы булевой алгебры ………………………. Диаграммы Венна ………………………………………….. Карты Карно ………………………………………………... Этапы синтеза цифрового устройства ……………………. Примеры синтеза цифровых устройств ………………… Мажоритарный логический элемент …………………….. Базовые логические элементы …………………………………… Классификация логических элементов …………………… Базовый элемент ТТЛ ……………………………………… Логический расширитель ………………………………….. Элемент с открытым коллектором ………………………... Элемент с Z-состоянием на выходе ………………………. Рекомендации по применению элементов ТТЛ …………. Базовый элемент ТТЛШ …………………………………… Базовая схема ЭСЛ ………………………………………… Базовые элементы КМОП …………………………………. Основные характеристики логических элементов ……….. Примеры микросхем логических элементов ……………... Микросхемы на основе арсенида галлия …………………. Цифровые устройства комбинационного типа …………………. Шифратор …………………………………………………… Дешифратор ………………………………………………… Преобразователи двоичного кода в двоично-десятичный и наоборот …………………………………………………... Дешифратор для управления 7-сегментным индикатором Преобразователи кода Грея ………………………………. Мультиплексор …………………………………………….. Реализация булевых функций с помощью мультиплексора ……………………………………………. Двоичный сумматор ………………………………………... Двоично-десятичный сумматор …………………………… Схемы вычитания ………………………………………….. Преобразователь прямого кода в дополнительный ……… Цифровые компараторы …………………………………… Контроль четности ………………………………………… Примеры построения комбинационных цифровых устройств ………………………………………………………. 6. Цифровые устройства последовательностного типа …………… . Классификация триггеров………………………………….. 6.2. Асинхронный RS-триггер…………………………………... Тактируемый RS-триггер…………………………………… D-триггеры ………………………………………………….. T-триггер ……………………………………………………. JK-триггер …………………………………………………... Классификация счетчиков………………………………… Асинхронный двоичный счетчик…………………………. Асинхронный двоично-десятичный счетчик…………….. Синхронный двоичный счетчик…………………………… Реверсивные счетчики……………………………………… Счетчики с произвольным модулем счета………………… Регистры сдвига……………………………………………... Регистры памяти…………………………………………….. Универсальные регистры…………………………………... Кольцевой регистр………………………………………….. Кольцевой счетчик…………………………………………. Счетчики на регистрах сдвига…………………………….. Примеры построения цифровых устройств последовательностного типа………………………………. 7. Полупроводниковые запоминающие устройства ………………. Классификация запоминающих устройств……………….. ПЗУ масочного типа……………………………………….. Однократно программируемые ПЗУ………………………. Перепрограммируемые ПЗУ……………………………….. ОЗУ статического типа…………………………………….. ОЗУ динамического типа………………………………… Примеры микросхем памяти……………………………….. Организация блока памяти………………………………… 8. Примеры решения задач……………………..…………………… 9. Компьютерный практикум по цифровой схемотехнике………… 10. Варианты творческих заданий…….. ……………………………… 11. Пример выполнения творческого задания ……………………….. Приложение. Условные графические обозначения микросхем ..…. Литература ……………………….……………………………………

5 9 9 11 19 19 23 24 25 28 30 32 33 35 36 36 36 37 38 39 39 40 41 42 43 45 47 49 49 51 52 54 55 56 58 59 62 62 64 65 66 67 71 71 72 72 73 74 74 76 76 77 78 78 79 82 82 83 83 84 85 86 91 91 92 93 94 95 96 97 98 99 111 124 127 130 137