Интернет, компьютеры, софт и прочий Hi-Tech

Подписаться через RSS2Email.ru

Что такое микросхема

Процессоры, чипсеты, видеокарты, чипы в мобильных телефонах, карты памяти, разнообразные датчики — практически вся современная электроника изготавливается с применением микросхем. Мы живём в мире, где эти маленькие штучки с торчащими из них рядами контактов отсутствуют разве что в зубных щётках, да и то не факт. Значит, пора продолжать рассказ о популярных явлениях эпохи бурного развития технологий.

Немного истории

Согласно старинной легенде, идея впервые была озвучена 7 мая 1952-го радиотехником из Великобритании по имени Джеффри Даммер (Geoffrey Dummer). Мол, а почему бы не собрать несколько радиодеталей на базе одного полупроводникового кристалла. И не просто так, а чтобы всё было интегрировано в единое целое. Дальше идеи дело не пошло, однако у микросхемы появилось определение «интегральная».

В 1959-м физик Джек Сент-Клэр Килби (Jack St. Clair Kilby) из конторы Texas Instruments создал первые прототипы и запатентовал принципы интеграции. Вот тогда-то всё и началось. Чешский исследователь полупроводниковых материалов Курт Леговец (Kurt Lehovec) придумал способы изоляции p-n-переходов в крошечных транзисторах, а инженер Роберт Нортон Нойс (Robert Norton Noyce) из США предложил конструктивные решения для электрических соединений.

Настоящая микросхема появилась уже в 1960-м благодаря стараниям ещё одного исследователя, Джея Ласта (Jay T. Last). И, как говорится, пошло-поехало...

Логические микросхемы

Логическими назвали чипы, схематически оформленные для выполнения конкретных задач. Логика может быть примерно такой:

  1. Транзисторно-транзисторная — в таких устройствах находятся биполярные транзисторы и резисторы, выполняющие переключения «и — или», а также пригодные для работы в качестве усилителей;
  2. Резисторно-транзисторная — те же компоненты, но задуманы для функционирования в качестве электронных ключей;
  3. Диодно-транзисторная логика — добавлены ещё и диоды, как явствует из названия, а всё вместе интегрировано для выполнения переключений, инверсии сигналов и усиления таковых.
  4. Эмиттерно-связанная — самая быстрая, с линейными режимами работы транзисторов, которые соединены эммитерами;
  5. Интегрально-инжекционная логика — это когда в микросхеме нет резисторов между базами биполярных транзисторов, соединённых напрямую, а в рабочее состояние схему приводит инжекция тока (в базу);
  6. МОП-логика — самый яркий пример: миллиарды полевых МОП-транзисторов («металл-оксид-полупроводник») в флэш-накопителях;
  7. КМОП-логика — «К» означает «комплементарная»; это разновидность предыдущей, но каждый элемент состоит из пары транзисторов.

Есть и другие варианты. Например, резисторно-емкостная транзисторная логика; такие чипы выполняют свои обязанности только при наличии внешних конденсаторов.

Функциональные разновидности

Дифференциальный усилитель предназначен для — чего бы вы думали? — правильно, для усиления. Но не простых электрических импульсов, а таких, которые несут информацию в перепадах напряжения. Применяется в вычислительной технике и всяческих датчиках (к примеру, в медицинском оборудовании). Поэтому настраивается на распознавание чего-то конкретного, а не на обработку всего подряд вместе с помехами.

Операционный усилитель, представьте себе, тоже усиливает. Преимущественно то, что затухает и требует повышения своего уровня.

Есть также шифраторы, дешифраторы, арифметическо-логические устройства, сравнивающие (компараторы), триггеры, инверторы, генераторы сигналов, мультиплексоры, демультиплексоры и так далее.

Некоторые обрабатывают только аналоговые сигналы, некоторые — только цифровые. Бывают и гибридные, аналогово-цифровые. Мы же рассмотрим кое-что поинтереснее — микроконтроллер.

Однокристальные микро-ЭВМ

А почему бы не интегрировать воедино сразу много функциональности, подумали инженеры из уже упомянутой выше конторы Texas Instruments. И в 1971-м разместили на кристалле разные компоненты — маленький процессор, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с программной прошивкой и оперативное (ОЗУ), простенькие средства ввода и вывода данных — получился чип, способный управлять каким-нибудь электронным оборудованием.

Термин «однокристальные микро-ЭВМ» не прижился, и теперь такие чипы называют микроконтроллерами. Оные применяются в великом множестве промышленных, научных и бытовых устройств, где не требуется высокой вычислительной мощности настоящего, большого компьютера.

Впрочем, в больших компьютерах и их периферии микроконтроллеры тоже применяются. Они есть в каждой флэшке, в каждом жёстком диске, в приводах CD/DVD — практически везде, где требуется управление деятельностью прибора.

Как с этим жить

Интегральные и операционные усилители можно использовать как обычные. В смысле, для усиления тока звуковой частоты, например. Главное, разработать принципиальную схему с радиодеталями, которые будут дополнять имеющиеся в чипе. Это неплохая практика для будущих радиоинженеров.

Поскольку то, что находится в чипе, очень маленькое, оно страсть как не любит перегрева. А если там полевые транзисторы — ещё и разрядов статического электричества (поэтому транспортировку и хранение таких приборов производят, сомкнув все контакты какой-нибудь проволочкой).

Во избежание разогрева чипы нередко даже не припаивают к платам. Вместо них монтируют сокеты — гнёзда. Или, как их называли в старину, площадки. В эти гнёзда и вставляют микросхемы.

Если вы всё же паяете какую-нибудь штуковину с не очень сложным и не слишком прихотливым чипом, то обязательно обустраивайте теплоотвод от контактов. Хотя бы зажимайте их пинцетом в момент припаивания и потом ещё некоторое время, необходимое для остывания.

Заключение

Высшей ступенью эволюции микросхем являются изделия, обеспечивающие вычислительную мощность для вышеупомянутых больших, настоящих компьютеров. Центральные процессорные устройства (ЦПУ), чипсеты, графические адаптеры.

Не следует путать логику функциональности самих микросхем с системной логикой, заточенной под процессор. Системная — это всё то, что находится в чипсете. А та, что в чипах, обозначается общим термином «двоичная». То бишь, оперирующая с такими понятиями как «ноль» и «единица».

Автор: vanilinkin, специально для xBB.uz, 17.03.2013


Предыдущие публикации:

Биржа долевых инвестиций SIMEX.

Последнее редактирование: 2013-03-17 11:54:22

Метки материала: что такое, микросхема, что такое микросхема, что такое чип, электроника, чип, hi tech, электротехника и электроника, микрочип, цифровые технологии, основы электроники, high tech, радиотехника и электроника, электронные технологии, электронное устройство

Оставьте, пожалуйста, свой комментарий к публикации

Представиться как     Антибот:
   

Просьба не постить мусор. Если вы хотите потестить xBB, воспользуйтесь кнопкой предварительного просмотра на панели инструментов xBBEditor-а.


© 2007-2017, Дмитрий Скоробогатов.
Разрешается воспроизводить, распространять и/или изменять материалы сайта
в соответствии с условиями GNU Free Documentation License,
версии 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной FSF,
если только иное не указано в самих материалах.