Ma’ruza №1 Mavzu: Kirish. Raqamli qurilmalarga oid asboblar va standartlar. Integral mikrosxemalar. Bul algebrasining asosiy aksioma va qonunlari. Mantiqiy elementlar va ularning parametrlari. Elektron kalit sxemalari

O‘zgaruvchilarni uzluksiz shaklda ifodalashdamatematik kattalikning har bir oniy qiymatiga mos mashina o‘zgaruvchisining mutanosib oniy qiymati to‘g‘ri keladi, yaxni matematik kattalikni miqdoriy baholash uchun mos mashina o‘zgaruvchisining miqdoriy bahosidan foydalaniladi. Mashina o‘zgaruvchisining matematik o‘zgaruvchi o‘zgarishiga bog‘liq bo‘lmagan har qanday o‘zgarishi zarur mutanosiblikning buzilishiga sabab bo‘ladi va o‘zgaruvchilarning ifodalanishi aniqligiga tahsir etadi. 2-rasmda oldingi misoldagi matematik o‘zgaruvchi u(x) ning ifodalanishi keltirilgan. 2-rasm «b» da vaqt bo‘yicha uzluksiz o‘zgaruvchi kuchlanishlar U_yva U_x - mashina o‘zgaruvchilari keltirilgan. Bular orasidagi kerakli bog‘lanishni 2-rasm «v» dagi mos hisoblovchi blok amalga oshiradi.



1.2-rasm. O‘zgaruvchining vaqt bo‘yicha uzluksiz shaklda
ifodalanishi.

Matematik va mashina o‘zgaruvchilarining joriy qiymatlari orasidagi kerakli mutanosiblik miqyos koeffitsienti m ga ham bog‘liq.

U_xm_xx,
U_y m_yy
Xususiy holda, matematik y_max va U_Ymax o‘zgaruvchilarning eng katta qiymatlari son jihatdan teng bo‘lganda miqyos koeffitsientlari birga teng bo‘lishi mumkin: m_x1; m_y1.
Axborotning uzlukli shaklda ifodalanishidan va uning algoritmik ishlanishi usulidan foydalanuvchi elektron hisoblash mashinalari raqamli hisoblash mashinalari (RHM) deb ataladi. Ular universal, bu so‘zning to‘la mahnosida, chunki ular echadigan matematik masala qanday ilk shaklda bo‘lmasin, pirovardida oddiy arifmetik amallariga, odatda ikkili kodlarni qo‘shish va siljitish amallariga keltiriladi. hisoblash algoritmining bajarilishi hisoblash natijasi shakllanishining chekli vaqtiga doimo bog‘liq bo‘lib, bu vaqt oddiy ketma-ket amallar soni va ularning hisoblanish vaqti bilan aniqlanadi.[2]
SHuning uchun RHM da muayyan masalaning echilishi vaqti mos hisoblash algoritmiga bog‘liq.
Axborotning uzluksiz shaklda ifodalanishidan va uning analitik ishlanish usulidan foydalanuvchi elektron hisoblash mashinalari analog hisoblash mashinalari (AHM) deb ataladi. AHM da ixtiyoriy oddiy amal - qo‘shish, ko‘paytirish, integrallash va h. - mashinaning alohida oddiy blokida bajarilib, har bir blokda kirish yo‘li va chiqish yo‘li fizik kattaliklar, masalan, kuchlanishlar orasidagi analitik bog‘lanish echilishi zarur bo‘lgan analitik bog‘lanishga o‘xshashdir. AHM da RHM dagidek, murakkab matematik amallarni oddiy arifmetik amallar bilan almashtirish talab etilmaydi. AHM da matematik kattaliklar sonlar orqali emas, balki muayyan fizik o‘zgaruvchilar, masalan, burilish burchaklari, tok kuchlanishi, suyuqliklar sathi va h. orqali ifodalanadi.
IMSning murakkabligi yarim o‘tkazgich kristalida nechta element joylashtirilganligi bilan belgilanadi. SHunga ko‘ra mikrosxemalar integrallanish darajasi orqali xarakterlanadi. Masalan, elementlarining soni 10 tagacha bo‘lgan mikrosxemalar birinchi darajali integral sxema (IS1) yoki oddiy mikrosxema, elementlarining soni 100 tagacha bo‘lganlari—ikkinchi darajali integral sxema (IS2) yoki o‘rta (O‘IS) mikrosxema deb ataladi. Elementlarining soni 100-10000 bo‘lgan ISlar III darajali, yaxni katta integral sxema (KIS), 10.000 dan ortiq elementga ega bo‘lgan mikrosxemalar esa, o‘ta katta (O‘KIS), yaxni yuqori darajada integrallanishli mikrosxemalar hisoblanadi. Oddiy IMSga mantiqiy elementlar, o‘rta IMSga esa, EHMning xotira qurilmalari, hisoblagichlar, jamlash qurilmalari — summatorlar misol bo‘ladi. Arifmetika — mantiq va boshqarish qurilmalari katta IMS-dir.
SHuni aytish kerakki, mikrosxemalarning integrallanish darajasini orttirish va unga bogliq elementlar o‘lchamini kichraytirishning chegarasi bor. Bir necha o‘n ming elementni bir sxemaga birlashtirish (integrallash) texnologik jihatdan juda murakkab bo‘lib, iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas. SHuning uchun funksional mikroelektronikaga o‘tilmoqda. Unda qurilmanipg biror funksiyasi bajarish standart elementlar yordamida emas, balki fizik xrdisalar asosida bajariladi. Integral mikrosxemalar funksional bog‘lanishiga qarab 2 xil — impulg‘s—qiyosiy va mantiqiy (logik) bo‘ladi. Impulg‘s-qiyosiy IMS garmonik yoki impulg‘s tebranishlarni xosil k.ilish yoki kuchaytirishda, mantikiy IMS esa, qurilmani elektron kalit rejimida ishlashini tahminlashda qo‘llaniladi.
IMSlarning kichik o‘lcham va massaga ega bo‘lishi, kam quvvat sarflashi, yuqori ishonch bilan ishlashi, yuqori tezkorligi, arzonligi va boshqalar ularning afzalliklaridir. IMSning yuqori ishonch bilan ishlashi payvandlanadigan birikmalar sonining kamayishi hisobiga bo‘lsa, yuqori tezkorligi — elementlari orasidagi tutashtirish oralig‘ining kichikligi bilan xarakterlanadi.
Har bir mikrosxemani ishlatishda tashqi manba kuchlanishi, nagruzkasining kattaligi, tahsir etuvchi signal xususiyatlari va boshqalar oldindan aniqlangan bo‘lishi lozim. YArim o‘tkazgichli, pardasimon, duragay (gibrid) va birlashtirilgan (qo‘shma) IMSlar eng kup qo‘llaniladigan mikrosxemalardir. YArim o‘tkazgichli IMS yarim o‘tkazgich materialidan iborat bo‘lib, uning sirtqi qatlamida yoki xajmida elektr sxema elementlariga, tutashtirish simlariga, hiimoya (izolyasiya) qatlamlariga ekvivalent bo‘lgan sohalar hosil qilpngan bo‘ladi.

Integral mikrosxema (IMS) – mikroelektronikaning asosiy mahsuloti hisoblanadi. U kuchaytirgich, xotira qurilmasi, signalni uzatish va uni qayta ishlash funksiyalarini bajaradi.

Integral mikrosxemalar yaratish bo’yicha dastlabki tadqiqotlar 1953 yili boshlangan bo’lsada, ularni ishlab chiqarish 1959 yildan boshlandi. 1960 yilda epitaksial - planar tranzistorlar ishlab chiqarila boshlangandan keyin elementlarining soni 100 tagacha bo’lgan IMS lar ishlab chiqarila boshladi. 1966 yildan boshlab 1 ta kristaldagi elementlar soni 1000 tagacha bo’lgan IMS lar, 10000 ta elementga ega bo’lgan katta integral sxemalar (KIS lar) yaratila boshlandi. 1975 yildan esa, elementlar soni 10000 dan ortiq bo’lgan o’ta katta integral sxemalar (O’KIS lar) ishlab chiqarila boshlandi.