Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu
Integrované obvody OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-029
Elektronické obvody mohou být realizovány z diskretních součástek jako jsou rezistory, kondenzátory, cívky a tlumivky, diody, tranzistory, triaky a další prvky elektronických obvodů. Tyto součástky jsou spolu navzájem propojeny vnějšími spoji na desce plošných spojů. Tento způsob vytváření a konstruování elektronických obvodů se ale dnes už používá málo, dá se říct, že zcela vyjímečně.
Integrované obvody Daleko častěji se aktivní i pasivní elektronické prvky vytváří společně na jedné základní křemíkové destičce. Součástky jsou spolu přímo nebo pomocí povrchových spojů neoddělitelně spojeny a vytváří určitý funkční celek. Takto vytvořené elektronické obvody nazýváme integrované obvody. Nejvíce rozšířené jsou monolitické integrované obvody, u kterých jsou v základní křemíkové destičce vytvořeny jak aktivní tak i pasivní součástky.
Integrované obvody Z hlediska funkce rozlišujeme dvě velké skupiny integrovaných obvodů: Analogové Číslicové Analogové IO pracují s analogovými signály, tj. spojitými v čase Číslicové IO zpracovávají číslicové (logické) signály, tj. nespojité v čase.
Integrované obvody Podle celkového počtu součástek v jednom integrovaném obvodu (podle hustoty integrace) se rozlišují obvody: Malé integrace, označují se SSI a obsahují méně než 15 prvků. Střední integrace, MSI, obsahují desítky až stovky prvků. Velké integrace, LSI, obsahují až několik tisíc prvků. Velmi velké integrace, VLSI, obsahují desítky tisíc až stovky tisíc prvků. Nejvyšší integrace, ULSI, obsahují miliony prvků.
Integrované obvody Analogové (lineární) integrované obvody se uplatňují v zařízeních spotřební a průmyslové elektroniky, měřící techniky aj. Uplatňují se především jako: –nf zesilovače malého a velkého výkonu –vf zesilovače –detektory a demodulátory –operační zesilovače –stabilizátory napětí –obvody ve spotřební elektronice (v rozhlasových a TV přijímačích)
Integrované obvody Číslicové (logické) integrované obvody mají velký význam ve výpočetní a měřící technice, robotice a informatice. Charakteristickým rysem těchto obvodů je, že vstupní a výstupní signály mohou nabývat pouze určitých, vzájemně se nepřekrývajících hodnot napětí. Zpravidla nižším hodnotám napětí se přiřazuje logická 0, vyšším hodnotám napětí logická 1.
Integrované obvody Podle toho, jaký druh tranzistorů integrované obvody obsahují, se rozlišují dvě skupiny číslicových integrovaných obvodů – bipolární a unipolární. Mezi bipolárními číslicovými integrovanými obvody jsou nejvíce zastoupeny obvody TTL. Pomocí této technologie je realizována převážná většina logických funkcí jedné a dvou proměnných (členy NAND, NOR aj.), klopné obvody a různé obvody mikroprocesorových systémů
Integrované obvody Mezi unipolárními číslicovými integrovanými obvody jsou různé logické členy, klopné obvody, čítače, spínače, převodníky a dekodéry. Dále sem patří různé typy pamětí, mikroprocesorové systémy, obvody pro hodinky, kalkulačky a telefony.
Integrované obvody Z hlediska vyráběného sortimentu a požadavků zákazníků lze integrované obvody rozdělit na obvody: Standardní (katalogové) IO Programovatelné IO Zákaznické IO
Integrované obvody standardní (katalogové) IO Tvoří nejrozsáhlejší skupinu. Patří sem obvody s pevně danou (neměnitelnou) funkcí na všech úrovních integrace. Do této skupiny patří i mikroprocesory a paměti RAM.
Integrované obvody programovatelné IO Zahrnují paměti PROM, EPROM, EEPROM, EAROM a programovatelná pole. Uživatel si obsah paměti nebo potřebné logické funkce vytváří sám (např. přepalováním spojek na příslušných místech obvodu pomocí programovacích impulsů).
Integrované obvody zákaznické IO Známe je ve dvou variantách jako: -Plně zákaznické obvody -Polozákaznické obvody
Integrované obvody Plně zákaznické obvody Vyrábějí se úplně podle požadavků zákazníka, tj. od elektrického zapojení až po zapouzdřené čipy. Podle způsobu návrhu je dále rozdělujeme na: obvody navrhované ze standardních funkčních bloků. obvody navrhované individuálně. Vyrábět tyto obvody je ekonomické až při velkých sériích. Musíme si uvědomit, že něco stojí přípravky.
Integrované obvody Polozákaznické obvody Jedná se o obvody, které využívají polotovarů, které vyrábí výrobce na sklad. Požadavky zákazníka se realizují propojením u výrobce.
Integrované obvody Do této skupiny polozákaznických IO patří: Tranzistorová pole, která obsahují jednotlivé nezapojené tranzistory. Analogová pole, která obsahují tranzistory, rezistory, Zenerovy diody a případně i základní analogové funkční bloky. Hradlová pole, která obsahují jednotlivá nezapojená hradla Smíšená pole (digilin), která umožňují vytvářet číslicové i analogové obvody.
Integrované obvody Výroba těchto polozákaznických integrovaných obvodů je ekonomická již od výroby kusů. Nejrozšířenější skupinu polozákaznických obvodů tvoří hradlová pole, která se vyrábějí jak v provedení bipolárním (ALS), tak v provedení unipolárním (CMOS).
Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík
Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002