Circuit intégré numérique. Schéma, description

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Qu'est-ce qu'un circuit intégré numérique moderne ? Une unité électronique miniature contenant dans son boîtier des transistors, des diodes, des résistances et d'autres éléments actifs et passifs connectés électriquement selon un certain schéma, dont le nombre total peut atteindre plusieurs dizaines voire centaines de milliers ! En fonction de ce nombre, on distingue les microcircuits de petits et moyens degrés d'intégration, les gros et très gros microcircuits. Les microcircuits numériques d'un faible degré d'intégration peuvent contenir jusqu'à 100 et extra-large - 100 XNUMX éléments actifs et passifs ou plus.

Un microcircuit peut remplir la fonction d'un bloc entier d'un instrument de mesure, d'un microcalculateur, d'un dispositif de contrôle automatique du processus de production, d'un nœud d'un ordinateur électronique (ordinateur). Par exemple, le « mécanisme » d'une montre-bracelet électronique qui affiche l'heure actuelle en heures, minutes et secondes, les jours de la semaine et les mois, fonctionnant simultanément comme chronomètre, réveil et parfois aussi comme microcalculatrice, se compose uniquement de un grand microcircuit spécialement conçu. Grâce aux microcircuits numériques, les ordinateurs modernes, comme on appelle de plus en plus les ordinateurs, sont 300 10 fois plus petits que leurs "ancêtres", mais ils fonctionnent XNUMX XNUMX fois plus vite, de plus, ils sont plus fiables et consomment beaucoup moins d'énergie.

La base de la description et de la logique de l'action des microcircuits numériques est le système de numération binaire, construit sur seulement deux chiffres - un (1) et zéro (0). D'où le nom généralisé des éléments logiques, des déclencheurs, des compteurs d'impulsions et de nombreux autres circuits intégrés et toutes sortes d'instruments et d'appareils créés sur leur base - numériques. Ces deux chiffres du système de numération binaire vous permettent d'écrire et de "mémoriser" presque n'importe quel nombre. Par exemple, le nombre 25 du système de nombres décimaux qui nous est familier, écrit en binaire, ressemble à ceci : 11001. Ici, chaque position du nombre, qui peut être représentée par des impulsions électriques, correspond à l'un des deux états logiques - logique 1 ou 0 logique. Un tel système de codage des informations s'est avéré particulièrement pratique pour la programmation et le fonctionnement des ordinateurs.

En ce qui concerne les signaux électriques qui véhiculent telle ou telle information numérique, le système de numération binaire correspond également à deux états ou deux niveaux électriques conditionnels : haut, c'est-à-dire plus positif, et bas - tension moins positive (voire négative). Si la tension de haut niveau est considérée comme logique 1 et la tension de bas niveau comme logique 0, alors une telle logique est dite positive. En logique négative, au contraire, une tension de niveau haut est prise comme un O logique, et un niveau bas est pris comme un 1 logique. Dans ce livre, seuls les microcircuits en logique positive sont considérés.

Mais en pratique, il est impossible de remplir la condition selon laquelle tous les signaux numériques auraient les mêmes niveaux de tension. Par conséquent, compte tenu des tolérances possibles, des propriétés des microcircuits numériques, les impulsions électriques porteuses d'informations sont caractérisées par certains intervalles de tension. Ainsi, par exemple, pour les microcircuits de la série K155, K133, pour un niveau bas correspondant au 0 logique, la tension du signal est de 0 à 0,4 V, soit pas plus de 0,4 V, et pour un niveau haut correspondant au niveau de logique 1, - pas moins de 2,4 V et pas plus que la tension d'alimentation pour laquelle ils sont conçus - 5V. Pour les microcircuits d'autres séries, ces limites de niveau peuvent être un peu plus petites ou, au contraire, grandes, mais inchangées pour chaque série.

La plupart des expériences, expériences, divers dispositifs et appareils décrits dans ce livre sont conçus pour les utiliser principalement avec des microcircuits des séries K155 et K176 - ce sont leurs radioamateurs qui sont les plus largement utilisés dans les générateurs qu'ils conçoivent, les machines de jeux et de signalisation , horloges électroniques, instruments de mesure, y compris avec affichage numérique des résultats de mesure ou de l'heure. Vous devrez concevoir des appareils et des appareils similaires.

Cependant, la connaissance pratique des bases de la technologie numérique devrait, selon nous, commencer par les microcircuits de la série K155, les plus accessibles aux radioamateurs et, non moins importants, ne nécessitant pas de précautions particulières lors de leur utilisation.

La série K155 comprend environ 100 microcircuits de divers degrés d'intégration et de fonctionnalité. Ce sont divers déclencheurs, compteurs d'impulsions, convertisseurs de code numérique, décodeurs, etc. Beaucoup d'entre eux sont basés sur les éléments dits logiques - des dispositifs électroniques qui implémentent les fonctions les plus simples de l'algèbre logique. À partir d'eux, nous commençons à vous familiariser avec le dispositif et le fonctionnement des microcircuits numériques.

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