Интегральные микросхемы и формирователи импульсов управления

Цифровые и аналоговые микросхемы

Большинство узлов систем управления выполняет функции формирования и преобразования по определенным законам электрических сигналов информационного уровня, характерного для микроэлектронных устройств обработки информации. Интегральные микросхемы (ИМС) представляют собой микроэлектронные устройства с высокой плотностью компоновки элементов: транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и др. Номенклатура ИМС определяется их функциями и масштабом производства. По технологии изготовления различают полупроводниковые, пленочные и гибридные ИМС. В основе полупроводниковых ИМС лежит кристалл полупроводника, в котором выполнены все элементы микросхемы. Пленочные ИМС выполнены в виде пленок проводящих и непроводящих материалов. Гибридные — содержат более сложные компоненты (например, несколько полупроводниковых кристаллов в одном корпусе).

По функциональному назначению микросхемы принято разделять на аналоговые и цифровые. В цифровых ИМС обрабатываемые сигналы имеют вид импульсов с двумя ярко выраженными уровнями: высокий уровень, соответствующий логической «1» (как правило, напряжение порядка 5—10 В), и низкий уровень, соответствующий логическому «0» (обычно напряжение порядка 0—1 В). Наиболее простыми и распространенными цифровыми ИМС являются логические элементы. Простейшим логическим элементом является элемент логического отрицания НЕ. Выход элемента НЕ всегда находится в противоположном состоянии по сравнению с входом, т. е. элемент НЕ производит инверсию входного сигнала. Другие базовые элементы реализуют логические функции И и ИЛИ. Практически все более сложные цифровые устройства основаны на сочетании этих элементов. Помимо отдельных логических элементов выпускаются микросхемы, содержащие комбинации тина И-НЕ, ИЛИ-HE, И-ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ и др.

К аналоговым микросхемам относят те виды ИМ С, работа которых связана с обработкой аналоговых (непрерывных во времени) сигналов. Такими ИМС являются усилители сигналов, генераторы аналоговых сигналов, фильтры, перемножители сигналов и др. Среди аналоговых ИМС широкое распространение получили операционные усилители (ОУ). Свое название ОУ получили благодаря возможности их широкого использования в различных функциональных схемах, за счет применения обратных связей. Главными достоинствами ОУ являются высокий (10³—10⁶) коэффициент усиления, высокое входное и низкое выходное сопротивление и широкий диапазон рабочих частот.

Наиболее сложными ИМС являются микропроцессоры, которые нашли широкое применение и являются наиболее перспективными устройствами систем управления силовых электронных аппаратов.