第五讲.数字IC基本单元结构25
IC基础ppt讲课文档
等。
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பைடு நூலகம்
(3) LCC(Leaded/Leadless Chip Carrier)
•它的引腳不像前面的DIP或SO,腳是長在
IC的兩邊,而是長在IC的四 邊周圍,因此 它的腳數要比前兩者來的稍微多些,常用 的腳數可以從20 ~96隻腳不等,引腳的外 觀也有兩種,一種是縮在裡面,從外面看 不到 ,另一種則是J型引腳(J-Lead),其 被稱之為QFJ(Quat Flat J-Lead Package)。
• 目前DRAM的主流產品是64M,預計公元2000元下半年
以後會提升到128M,而下一階段的產品則是256M。
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(2) 非揮發性記憶體: ROM & Flash
一、非揮發性記憶體的分類: 非揮發性記憶體中,依記憶體內的資料是否能在
使用電腦時隨時改寫為標準,又可分為二大類產品 ,即ROM(Read Only Memory)與Flash(快閃記憶體)。 (1)、ROM的資料不能隨意修改,而Flash的資料則可隨意修改,如同
(1)、當電流關掉後,儲存在記憶體里面的資料若會 消失,這類型的記憶體稱為揮發性記憶體 (2)、電流關掉後,儲存在記憶體里面的資料不會消 失者,稱為非揮發性記憶體
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(一)、揮發性記憶體:DRAM及 SRAM
1、SRAM的設計是採用互耦合電晶體為基礎 ,沒有電容器放電的問題,不須做「記憶 體更新」的動作,所以又稱為「靜態」隨 機存取記憶體問題,
路:如果是NMOS和PMOS復合起來組成的電路,則稱為CMOS電路 。 CMOS集成電路是使用得最多的集成電路。
IC基础知识详细介绍
IC基础知识详细介绍IC(Integrated Circuit,集成电路)是一种将多个电子元件(如晶体管、电容器、电阻器等)集成在一块半导体芯片上的电子器件。
它的出现革命性地改变了电子器件的制造方式和性能,使得电子产品变得更小巧、功能更强大。
IC的发展可以追溯到20世纪50年代,当时电子器件采用离散元件的方式进行组装。
然而,离散元件的制造、组装过程繁复,而且占据空间大,导致电路板庞大、故障率高。
为了解决这些问题,人们开始尝试将多个元件集成在同一块半导体芯片上,从而诞生了IC技术。
IC的制造过程包括几个关键步骤:晶圆制备、光刻、沉积、刻蚀和封装。
首先,通过化学和物理方法将硅单晶生长成晶圆,然后在晶圆表面形成一层氧化硅膜,接着使用光刻技术将电路图案投射到膜上,形成光刻胶图案。
然后,在暴露的表面上执行沉积和刻蚀步骤,以创建电路的不同部分。
最后,将晶圆切割成芯片,并进行封装,以保护芯片并提供引脚用于连接到电路板。
IC的优点主要表现在以下几个方面。
首先,IC的体积小、重量轻,可大大减小电子产品的体积和重量。
其次,IC具有较高的可靠性和稳定性,因为在制造过程中可以对每个元件进行精确控制和检测,避免了离散元件之间的连接问题。
此外,IC具有低功耗、高集成度和高速度等特点,使得电子产品的性能得以大幅提升。
随着科技的不断进步,IC的发展也在不断推进。
目前,人们正在研究和开发更先进的制造工艺,如纳米技术和三维集成电路,以进一步提高IC的集成度和性能。
同时,IC的应用领域也在不断扩大,涵盖了通信、计算机、消费电子、汽车电子、医疗电子等众多领域。
总之,IC作为一种集成电路技术,通过将多个电子元件集成在一块芯片上,实现了电子器件的小型化、高性能和高可靠性。
它的制造过程包括晶圆制备、光刻、沉积、刻蚀和封装等步骤。
IC可以根据功能、封装形式和制造工艺等进行分类,具有体积小、重量轻、可靠性高、功耗低、集成度高和速度快等优点。
随着科技的进步,IC的发展也在不断推进,应用领域也在不断扩大。
芯片讲解知识点总结
芯片讲解知识点总结一、芯片的基本结构芯片的基本结构通常包括晶体管、导线、电容和电阻等元件,这些元件通过微米级的工艺在芯片表面形成复杂的电路。
晶体管是芯片的基本元件,用于控制电信号的流动,实现逻辑运算和存储等功能。
导线则用于连接各个元件,形成复杂的电路结构,实现各种功能。
电容和电阻则用于调节电路的电性能,保证电路的稳定性和可靠性。
二、芯片的制造工艺芯片的制造工艺通常包括晶圆加工、工艺流程、掩膜光刻、离子注入、腐蚀蚀刻等环节。
首先,通过高纯度的硅材料制成大面积而薄的圆盘状硅片,即晶圆。
然后,在晶圆表面加工微米级的电路结构,通过掩膜光刻技术,将电路结构呈现在晶圆表面,然后进行离子注入和腐蚀蚀刻等工艺,最终形成复杂的电路结构。
整个制造工艺需要高精度的设备和技术支持,耗时耗力,成本也很高。
三、芯片的常见类型根据功能和用途的不同,芯片可以分为各种类型,包括微处理器、存储芯片、传感器芯片、集成电路等。
微处理器芯片是计算机和电子设备的核心组件,用于执行各种计算任务,是实现设备功能的重要部分。
存储芯片用于存储数据和程序,包括闪存、DRAM、SRAM等类型。
传感器芯片用于感知外界环境,包括光、声、温度、压力等各种传感器。
集成电路是指将多种功能集成在一个芯片中,实现各种复杂功能,如通信芯片、控制芯片、驱动芯片等。
四、芯片的发展趋势随着科学技术的不断发展,芯片也在不断演化和升级,主要体现在以下几个方面。
首先,芯片的制造工艺不断进步,从微米级到纳米级,将使得芯片的功能更加强大,性能更加稳定。
其次,芯片的功能不断拓展,从计算任务到图像处理、人工智能等各种复杂任务,将使得芯片的应用领域更加广泛。
再次,芯片的体积不断缩小,功耗不断降低,将使得电子设备更加轻薄、便携和节能。
最后,芯片的应用场景不断扩大,从传统的计算机、手机到物联网、智能家居等各种领域,将使得芯片的需求量持续增加,市场规模不断扩大。
在总结的部分,芯片作为电子设备的核心组件,具有重要的意义,其技术和应用场景的不断发展将对人类社会产生深远的影响,我们需要不断关注芯片技术的发展动向,掌握芯片的相关知识,从而更好地应对日益复杂的科技社会。
带你看懂芯片的内部结构
带你看懂芯片的内部结构在我们阐明半导体芯片之前,我们先应该了解两点。
其一半导体是什么,其二芯片是什么。
半导体半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于绝缘体(insulator)与导体(conductor)之间的材料。
人们通常把导电性差的材料,如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。
而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。
与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体才得到工业界的重视。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅则是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。
芯片芯片(chip),又称微芯片(microchip)、集成电路(integrated circuit,IC)。
是指内含集成电路的硅片,体积很小。
一般而言,芯片(IC)泛指所有的半导体元器件,是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。
它是电子设备中最重要的部分,承担着运算和存储的功能。
广泛应用于军工、民用等几乎所有的电子设备。
讲到这里你大概对于半导体和芯片有个简单了解了,接下来我们来聊聊半导体芯片。
半导体芯片是什么?一般情况下,半导体、集成电路、芯片这三个东东是可以划等号的,因为讲的其实是同一个事情。
半导体是一种材料,分为表格中四类,由于集成电路的占比非常高,超过80%,行业习惯把半导体行业称为集成电路行业。
而芯片就是集成电路的载体,广义上我们就将芯片等同于了集成电路。
所以对于小白来说,只需要记住,当芯片、集成电路、半导体出现的时候,别慌,是同一码事儿。
半导体芯片内部结构半导体芯片虽然个头很小。
但是内部结构非常复杂,尤其是其最核心的微型单元——成千上万个晶体管。
我们就来为大家详解一下半导体芯片集成电路的内部结构。
一般的,我们用从大到小的结构层级来认识集成电路,这样会更好理解。
1、系统级我们还是以手机为例,整个手机是一个复杂的电路系统,它可以玩游戏、可以打电话、可以听音乐... ...它的内部结构是由多个半导体芯片以及电阻、电感、电容相互连接组成的,称为系统级。
2024版数字IC设计入门进阶教程推荐
数字IC设计入门进阶教程推荐•引言•数字IC设计基础知识•数字IC设计进阶技术•数字IC设计实践案例•数字IC设计挑战与解决方案•数字IC设计学习资源推荐01引言目的和背景培养数字IC设计人才适应市场需求数字IC设计的重要性实现电子系统的核心功能数字IC是数字电子系统的核心组成部分,负责实现各种复杂的逻辑功能,如微处理器、存储器、数字信号处理器等。
提高系统性能优秀的数字IC设计可以显著提高电子系统的性能,包括速度、功耗、可靠性等方面,从而满足各种高性能应用场景的需求。
降低系统成本通过数字IC设计,可以实现电路的高度集成化,减少外部元器件的数量和种类,从而降低整个电子系统的成本和体积。
02数字IC设计基础知识数字电路基本概念数字信号与模拟信号01二进制数与编码02逻辑代数基础03逻辑门电路组合逻辑电路竞争与冒险现象030201时序逻辑电路了解时序逻辑电路的基本原理和实现方式,如触发器、寄存器等。
状态机设计掌握状态机的设计方法和步骤,包括状态转移图、状态表等。
同步与异步时序逻辑了解同步与异步时序逻辑的区别和设计要点。
数字IC设计工具与流程数字IC设计工具设计流程设计规范与标准03数字IC设计进阶技术高级组合逻辑优化技术逻辑代数法卡诺图化简法运用逻辑代数的基本定律和公式,对组合逻辑电路进行优化。
冗余逻辑消除时序图分析法利用时序图分析电路的时序关系,找出时序违规并进行调整。
关键路径法通过分析关键路径,确定时序瓶颈,并进行优化。
时钟域交叉技术解决跨时钟域信号传输问题,确保信号在正确的时间窗口内传输。
时序分析与优化方法低功耗设计技术门控时钟技术多电压设计技术睡眠模式设计可测试性设计技术扫描链设计内建自测试技术边界扫描技术04数字IC设计实践案例二进制计数器4位微处理器设计一个基本的4位微处理器,包括指令集、寄存器组、算术逻辑单元(ALU)等关键部分,实现对简单指令的处理和执行。
8051微控制器深入了解8051微控制器的体系结构和内部工作原理,通过设计实现其关键模块,如中央处理器(CPU)、存储器、I/O端口等,掌握复杂数字IC设计的技巧和方法。
数字集成电路-概念
寄生效应:寄生电容、寄生电阻、寄生电感
阈值电压:MOS管栅极下面半导体表面发生强反型,形成沟道时的栅源电 压VGS 。
亚阈值:对于MOS晶体管,当VGS低于阈值电压时,MOS晶体管已部分导 通,这一现象称为亚阈值。
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再生性条件
D IC
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再生性条件
D IC
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D IC
串扰噪声
Crosstalk vs. Technology
数字集成电路
D
——电路、系统与设计
IC
1
D
内容
IC
第一讲 概论 第二讲 数字IC器件与互连 第三讲 反相器 第四讲 组合逻辑 第五讲 时序逻辑
2
第一讲 概论
D IC
(概念)
3
D
内容
IC
1.1 什么是数字IC 1.2 如何评价数字IC设计质量 1.3 数字IC设计方法、问题与挑战 1.4 数字IC设计与工艺 1.5 如何学习数字IC设计
噪声容限
NM H
Noise margin high
VIH
不确定区
NM L
VIL Noise margin low
门输入
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如何评价数字IC设计质量
D
IC
功
再生性:假设一个偏离了额定值的电压信号经过若干级电路后,逐渐能收敛
至额定电压值,这样的性质成为再生性。
信号完整性(SI):信号在传输路径上的质量
噪声容限:在前一极输出为最坏的情况下,为保证后一极正常工作。所允许 的最大噪声幅度。为了使一个器件的稳定性较好并且对噪声干扰不敏感, 应当使“0”和“1”的区间越大越好。一个器件对噪声的灵敏度是由低电平噪 声容限NML和高电平噪声容限NMH来度量的,它们分别量化了合法的“0” 和“1”的范围,并确定了噪声的最大固定阈值: NML =VIL - VOL NMH =VOH - VIH
深入了解IC内部结构
Vo-Vi特性曲线
实 例
波形图
ELAN Microelectronics Corp.
改进的 pull-low 结构
ELAN Microelectronics Corp.
R-C振荡器的应用特性
1. 2. 3. 4. 5. 6. 工作时,一般 VB (UROSC) 电压约为 1.0V~1.7V之间。 Sleep mode时,UROSC = VDD。 ROSC 愈大,FROSC 愈慢,FROSC呈指数型下降;反之愈快。(图1) ROSC 值不变而VDD变化时, FROSC也会随之变化。 (图2) 一般低温时FROSC变慢。 若不特别筛选,Lot. by Lot. 的FROSC误差可能达到 +/- 20% 。
CMOS反相器、缓冲器
反 相 器
逻辑符号 内部结构简图
缓 冲 器
逻辑符号 内部结构简图
ELAN Microelectronics Corp.
基本的输入端口类型
Pure input
Pull-low input
Pull-high input
ELAN Microelectronics Corp.
输入端口的特性
ELAN Microelectronics Corp.
I/O port configuration
ELAN Microelectronics Corp.
MOS场效应管
PMOS
S G D 电路符号 简化逻辑符号 转移特性
芯片的内部结构
芯片的内部结构芯片(Integrated Circuit)是一种集成电路,由多个电子元件(如晶体管、电阻、电容等)和连线组成。
它是现代电子设备中的基础部件,广泛应用于计算机、电视、手机等各种电子设备。
芯片的内部结构包括电子元件和连线。
电子元件是芯片的核心部分,通过不同的电子元件的组合和连接实现不同的功能。
首先,芯片的最基本的组成单元是晶体管。
晶体管是一种使用半导体材料构造的电子元件,主要用于放大和开关电信号。
在芯片内部,晶体管起到连接和控制信号的作用。
芯片中还包含电阻(Resistor)和电容(Capacitor)等元件。
电阻主要用于控制电流的大小,电容则用于储存电荷。
通过调整电阻和电容的数值,可以实现不同的电路功能。
此外,芯片中还有时钟系统(Clock),用于控制芯片的工作频率。
时钟信号的频率决定了芯片的工作速度。
时钟系统一般由振荡器和分频器组成,振荡器产生稳定的时钟信号,分频器根据需要将时钟信号的频率减小。
芯片中的元件通过金属线路连接在一起。
这些金属线路通常是由铝或铜等导电材料制成,它们被用于在芯片的不同区域之间传递电信号。
金属线路的布局和连接方式决定了芯片的电路结构和功能。
芯片的内部结构是通过微影制程(Photolithography)来实现的。
微影制程使用光刻技术将电路图案和金属线路图案转移到芯片表面。
这个过程包括多个步骤,如在硅片上涂覆光刻胶、使用掩膜对光刻胶进行曝光和清洗等。
通过不断重复这些步骤,可以在芯片上逐渐形成复杂的电路和连线。
芯片的内部结构还包括供电系统和散热系统。
供电系统提供电源给芯片的各个部分,确保它们正常工作。
散热系统用于散热,防止芯片过热损坏。
总之,芯片的内部结构是一个复杂而精密的系统,由多个电子元件和连线组成。
它们通过不同的组合和连接方式实现各种各样的功能。
通过微影制程制造出来的芯片具有高度集成、小尺寸和高性能等特点,成为现代电子设备的重要组成部分。
芯片的结构及原理
芯片的结构及原理
芯片的结构和原理如下:
芯片是指将晶片化技术应用于各种电子器件制造过程中所形成的芯片构件。
芯片内部由多个层次的电路结构组成,通过各种物理或化学方式附着于硅基底板或膜上,从而实现电路功能。
芯片构造包括三个部分:底物、金属层和电路层。
底物是由单晶硅片制成的,它是芯片最基本的材料,其表面经过一系列工艺加工后,形成各种电路结构。
金属层包含了导电电极、连接线路等,可以将芯片内部的不同电路互相连接起来。
电路层则根据不同的需要设计不同的电路结构,如逻辑电路、存储电路等。
芯片的工作原理是在芯片内部通过各种电路结构实现各种功能。
当芯片接收到外部的信号后,根据设计好的电路结构和逻辑运算,将信号经过处理后输出给相关的外设实现相应的操作。
希望以上信息对你有所帮助,如果您还有其他问题,欢迎告诉我。
逻辑门电路
逻辑门电路
3.3
TTL 集成逻辑门
主要要求:
了解 TTL 与非门的组成和工作原理。 掌握 TTL 基本门的逻辑功能和主要外特性。
了解集电极开路门和三态门的逻辑功能和应用。
了解 TTL 集成逻辑门的主要参数和使用常识。
逻辑门电路
一、TTL 与非门的基本组成与外特性
(一)典型 TTL 与非门电路
输入级主要由多发射极管 V1 输出级 和基 V 中间级起倒相放大作 CC 除V 外,采 由 V4 V 极电阻 R1 组成,用以实现输入变量 A 、 +5V R4 3、 4、 用, V2 集电极 C2抗 和发射极 R2 R1 50 用 了 饱和三极 R B900 、C 的与运算。 4、R5和V5 8.2 k E2 同时输出两个逻辑电平 管 ,组成。其中 用以提高门 C2 VD1 ~ VD3 B1 V3为输入钳位二极管,用以 相反的信号,分别驱动 V 3 。 电 路 工 作 速 度 V V3 和 V4 构 抑制输入端出现的负极性干扰。正常信 4 和 V 。 R5 5 V2 V4 不会工作于饱 V1 成复合管, 号输入时, V VD3不工作,当输入的 3.5 k C1 Y D1 ~ RB、RC 和 V 6 构成有 E 和 状 态 , 因 此用 2 与 V 构成推 负极性干扰电压大于二极管导通电压时, 5 V5 源泄放电路,用以减小 V5 R 普通三极管。 C RB 二极管导通,输入端负电压被钳在 拉式输出结 -0.7 逻辑符号 250 管开关时间,从而提高门 500 VD1 VD2 VD3 构,提高了 V上,这不但抑制了输入端的负极性干 V6 电路工作速度。 扰,对 V1 还有保护作用。 负载能力。 输入级 中间倒相级 输出级 STTL系列与非门电路
t
LC的硬件组成和结构幻灯片PPT
光电开关可以分为两类:透射型和反射型。透射型是发射器〔光源〕与接收器相对放置,发 射器发射的红外线直接照射到接收器上,当生产线上有物体通过时,将红外线光源切断遮挡住了, 接收器收不到红外光,于是就发出一个信号。
三菱公司的F1系列小型PLc也配有良好的通信接口和支持多 种通信模式。
F1S、 FxlN可以使用扩展板增加通信功能, 使用扩展板增 加通信功能。
输(如油轮、油罐车)、汽车工业(如喷漆车间)、电站发电和配电 等、特殊机械工程(如印刷机械、工业清洗机)。 6.特殊I/O模块
为了增强PLC的功能,扩大PLC的应用范围,PLC厂家 开发了品种繁多的特殊用途I/O模块,包括带有微处理器 的智能I/O模块。 (1)高速计数模块
普通计数器的最高工作频率受PLc扫描时间的限制,只 有几至几百Hz。在工业控制中,有时要求PLC有快速计数 功能,计数脉冲可能来自于旋转编码器、数字码盘、机械 开关或电子开关。
反射型根据红外光反射方式的不同,又分为镜反射〔简称反射型〕和被测物体反射〔简称散射 型〕。反射型与透射型相比,反射型单侧安装,安装和调试简单,并且还可以用于检测半透明的物 体。散射型安装最简单。
〔3〕温度传感器 常用的温度传感器可以分为接触式和非接触式两类。 接触式传感器是使被测对象与温度计的感温元件良好接触,
4.电源部件 电源部件将交流所需要的直流电源,目前大局部PLC采用开关式稳压电源供电。
5.其他外围设备的接口 可配接编程器、计算机、打印机、录音机以及A/D、D/A、串行通信 模块等。
数字集成电路基本单元
GND
图9.1 TTL反相器的基本电路
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2
VCC
Rb1 Rc2
Rc4
A
B
T1
C
T4
T2
D
A
L
B T3
C Re2
& L ABC
(a)
GND
(b)
图9.3 具有多发射极晶体管的3输入端与非门电路: (a)电路图,(b)符号
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3
VCC
R1A
R2
R1B
A
T1A
T2A T2B
a常规逻辑门结构b带传输门结构三态门202037三态门版图202037驱动电路的结构示意图202037驱动电路版图20203793数字电路标准单元库设计标准单元设计流程图转换拓扑图为掩模版版图逻辑模拟时序模拟功能定义与说明用户设计逻辑图逻辑图输入布局布线提取布线寄生参数逻辑模拟时序模拟芯片制造生成测试向量单元逻辑符号库单元电路功能库单元版图库工艺电学参数单元拓扑库设计者或高级综合设计系统标准单元设计系统生产厂家202037库单元设计标准单元库中的单元电路是多样化的通常包含上百种单元电路每种单元的描述内容都包括
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转移特性(续)
整个工作区可以分为五个区域来讨论:
1. A区:0 Vi Vtn
NMOS截止 Idsn = 0
PMOS导通 Vdsn = Vdd Vdsp = 0
等效电路如右图所示。
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转移特性(续)
2. B区: Vtn Vi ½ Vdd NMOS导通,处于饱和区,等效于一个电流源:
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注意2:
NMOS的源极接地, 漏极接高电位; PMOS的源极接Vdd, 漏极接低电位。
【大学课件】数字IC基本单元结构
标准输入单元(数字电路)
标准输出单元(数字电路)
静电放电(ESD)保护
模拟电路输入单元
模拟电路输出单元
ppt课件
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11、通用双向I/0单元
G
• 作为单纯输入电路使用时, G = 1, 外部信号即可从压焊块 PAD经由ESD保护电路和下面的三态门输送到内部接收端 A点。
• 作为输出缓冲电路使用时, G = 0, 内部信号即可从A点经 由上面的三态门输送到压焊块PAD输出。
p67 p57 p47 p37 p27 p17 p16 p15 p14 p13 p12 0 p11 p77 p56 p46 p36 p26 p25 p24 p23 p22
p66 p45 p35 p34 p33 p55 p44
ppt课件
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1 Port
Ain
D
或非门
C
B
p5(7:6)
平方器的硬件实现
21
封装总图与压焊图(打线图)
6 7 8 9 10 11 5 4 3 13 14 2 15 1
ppt课件
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第五讲 数字IC基本单元结构
ppt课件
1
数字电路的基本库单元
1. 非门、或非门、与非门 2. 与或非门、或与非门 3. 三态门、传输门 4. 多路选择器 5. 异或门、同或门 6. D触发器 7. 锁存器 8. 半加器、全加器 9. 乘法器、平方器 10. 标准输入/输出单元 11. 通用双向I/O单元
ppt课件
A
A7
p57
p67
p47
数字芯片的组成原理与应用
数字芯片的组成原理与应用1. 什么是数字芯片?数字芯片(Digital Chip)是由集成电路技术制造的一种微型电子器件,可在电子设备中进行数字信号的处理和转换。
它由逻辑门、寄存器,存储器等电子元件组成,广泛应用于计算机、通讯设备、消费电子产品等领域。
2. 数字芯片的组成原理数字芯片是通过集成电路技术将传统的离散电路转换为微型化的电子器件。
其主要组成部分包括逻辑门、寄存器和存储器。
2.1 逻辑门逻辑门是数字芯片的基本组成单元,用于执行布尔逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
逻辑门的输入和输出通过电压的高低表示逻辑值0和1,从而实现数字信号的处理。
逻辑门的组成原理是通过集成电路技术将晶体管等电子元件组合在一起。
根据不同的逻辑运算需要,逻辑门的内部电路结构不同。
2.2 寄存器寄存器是一种用于存储数据的数字芯片组件。
它由触发器(Flip-flop)组成,可存储一个或多个比特的数据。
寄存器广泛应用于数据输入输出、状态存储等场景。
寄存器的组成原理是将多个触发器组合在一起,通过时钟信号和控制信号来控制数据的输入、输出和存储。
2.3 存储器存储器是数字芯片中用于存储数据的重要部分。
它可以分为读写存储器和只读存储器两种类型。
读写存储器,如随机存取存储器(RAM),可以随机访问和修改存储的数据。
只读存储器,如只读存储器(ROM),一般用于存储只读数据和程序指令。
存储器的组成原理是通过集成电路技术将存储单元(通常是触发器或存储电容)组合在一起,实现对数据的存储和读取。
3. 数字芯片的应用3.1 计算机数字芯片在计算机中有广泛的应用。
它们包括处理器、缓存存储器、内存控制器等。
这些芯片通过处理和转换数字信号,实现计算机的数据处理功能。
3.2 通讯设备数字芯片在通讯设备中也扮演着重要的角色。
它们用于实现通讯中的信号处理、协议转换和数据压缩等功能。
例如,调制解调器、信号处理器等都采用了数字芯片。
3.3 消费电子产品数字芯片在消费电子产品中的应用越来越广泛。
单片机芯片的结构及原理ppt课件
.ov——溢出标志位 主要反映带符号数运算的结果是否正确。带符号加减运算
中,超出了累加器A所能表示的符号数有效范围(一128—— 127)时,即产生溢出,ov=l。表明运算结果错误。如果 ov=0,表明运算结果正确,即无溢出产生。
执行加法指令ADD时,当位6向位7进位,而位7不向c进 位时ov=1;或者位6不向位7进位,而位7向c进位时,同样 ov=1。
累加器ACC(简称为A)为一个8位的寄存器,它是CPU中使用最 频繁的寄存器,ALU进行运算时,数据绝大多数时候都来自于累加器 ACC,运算结果也通常送回累加器ACC。
8
寄存器B称为辅助寄存器,它是为乘法和除法指令而设置的。在乘 法运算时,累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数,运 算完后,通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时,运算前, 累加器A和寄存器B存入被除数和除数,运算后用于存放商和余数。
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(4) 程序状态字PSW (8位):程序状态字是一
个8位寄存器,用于存放程序运行的状态信息,这个寄存 器的一些位可
由软件设置,有些位则由硬件运行时根据指令执行结 果自动设置。功能说明如表所示。
位 序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
.cY或c7——进位标志位 cY有两个功能,一是存放执行某些算数运算时,存放进位标
志,可被硬件或软件置位或清零;一是在位操作中作累加位使用, 在位传送、位与、位或等位操作中都要使用进位标志。
当进行字节的加法(或减法)运算时,cY作为进位(或借位)标志 位。如果运算结果的最高位(D7)有进位(或借位)时,cY育l,反 之则为o。在进行布尔运算时,cY作为“位累加器”使用。运算 前应存放一位操作数,运算后自动存放运算结果。
数字电路不挂科-5-门电路与存储器
A
B
Y
A
B
Y
0V
0V
0V
0
0
0
规定 2.3V 以上为1
0V
3V
2.3V
0V 以下为0
0
1
1
3V
0V
2.3V
1
0
1
3V
3V
2.3V
1
1
1
二二极管⻔门电路路有电平偏移、带负载能力力力差的缺点,所以只适用用于 IC 电路路内部。
数字电路 不挂科 5.(一一)⻔门电路路 3.CMOS集成逻辑⻔门电路路
小小节1 MOS管开关电路路
二极管或门
利利用用二二极管的开关特性,可以设计或⻔门如下图:
数字电路 不挂科 5.(一一)⻔门电路路 2.二二极管⻔门电路路 3.二二极管或⻔门
二极管或门
设 VCC = 5V,加到 A, B 端的VIH = 3V, VIL = 0V ,二二极管导通时VD = 0.7V,则得到输入入输出的关系 如下表所示:
1 高高电平
0 高高电平
低电平 0
正逻辑体制
低电平 1
负逻辑体制
数字电路 不挂科 5.(一一)⻔门电路路 2.二二极管⻔门电路路
小小节1 二二极管的开关特性
二极管门电路 小小节2 二二极管与⻔门
小小节3 二二极管或⻔门
数字电路 不挂科 5.(一一)⻔门电路路 2.二二极管⻔门电路路
小小节1 二二极管的开关特性
CMOS与非门
CMOS 与非非⻔门(两输入入)的电路路如下图所示: VDD
T3
T1
Y
A
T2
B
T4
数字电路 不挂科 5.(一一)⻔门电路路 3.CMOS集成逻辑⻔门电路路 2.CMOS基本逻辑⻔门电路路
构成数字电路的基本单元
构成数字电路的基本单元
数字电路是一种基于电子元件实现数字信号处理的电路,是现代电路中最重要的一个分支。
它是由大量的基本单元组成的,这些基本单元具有很多不同的特性,可以用来构建不同的电路。
本文将介绍这些基本单元,以及它们是如何构成一个数字电路的。
首先,我们来看一下数字电路所用到的最基本的单元:集成电路(IC)。
IC是由多个电子元件被封装在一个封装上,它们可以实现
一系列电路功能,因为它们可以提供复杂间距、提高效率、减少空间和成本,所以它们被广泛应用于数字电路中。
这类IC可以用来执行
按位操作、逻辑门的操作、运算和信号处理等多种电路功能,它们是实现数字电路的基础。
其次,数字电路中还有另一类基本单元,也就是存储单元。
存储单元是用于存储数据和信息的器件,它可以存储多种不同类型的数据,如二进制数据、文本信息和多媒体内容等。
它们不仅可以用来保存数据和信息,还可以用来控制和操作电路的行为,因此它们也是数字电路中不可或缺的单元。
最后,数字电路中还有单片机(MCU)这类器件。
MCU是封装在
一个单一的芯片上的微处理器,它在微处理器的基础上加入了一组外围电路和内存,可以实现多种复杂的功能。
它们可以实现各种复杂的逻辑操作,也可以直接控制外部设备和系统,是实现智能电路的重要组成部分。
以上就是构成数字电路的基本单元,它们各有不同的特性和功能,
它们可以根据电路需求组合成不同的电路,实现不同的功能。
这些单元的出现,使得数字电路的构建变得更加简单,也推动了电子技术革新的发展。
IC计算机基础模块
IC计算机基础模块一、基础概念IC,英文全称Integrated Circuit,中文意为“集成电路”,是指将多个晶体管、电容、电阻、电感、二极管等元器件,通过矽等半导体材料,按照一定的电路原理和设计要求,在一个小块硅片上集成成型的微电子器件。
IC技术的出现,引领了计算机技术的发展,是现代电子信息技术领域的重要组成部分。
二、IC计算机基础模块的组成IC计算机基础模块,是组成一台计算机的基本芯片,它包括以下几个主要模块:1.存储器存储器是计算机系统中的重要组成部分,存储器芯片也是IC计算机基础模块不可缺少的一部分。
存储器芯片是指用来存储计算机程序、数据等相关信息的电子器件。
常见的存储器芯片有内存条、硬盘等。
2.控制器控制器是一种用于控制其他设备的电子器件,它是计算机系统中的重要组成部分之一,控制器芯片也是IC计算机基础模块的一部分。
它主要用于控制计算机的操作,具有时序控制、数据流控制等功能。
3.输入输出模块输入输出模块(I/O模块)是计算机系统中的重要组成部分,I/O芯片也是IC计算机基础模块的一部分。
输入输出模块是指计算机与外接设备之间传递数据的通道,主要负责输入输出数据的处理和转换。
4.中央处理器中央处理器(CPU)是计算机系统中的核心部件,也是IC计算机基础模块中最为重要的部分。
CPU是负责执行计算机指令的芯片,是计算机系统中的控制中心。
常见的CPU包括Intel和AMD系列。
三、IC计算机基础模块的应用IC计算机基础模块的应用范围非常广泛,涉及到计算机硬件领域的所有方面,如计算机芯片设计、集成电路制造、计算机组装、网络设备等领域。
IC技术的发展,使得计算机硬件更加小型化、功能更加强大、性能更加稳定,极大地推动了计算机技术的发展和进步。
四、IC计算机基础模块是计算机系统中不可缺少的一部分,它包括存储器、控制器、I/O模块和CPU等重要组成部分。
IC技术的出现,彻底改变了计算机硬件的发展方向,使得计算机更加便携、更加高效、更加用户友好。
芯片内部结构
芯片内部结构芯片是指由一定材料制成,具有不同功能的微小电子元件集合体,用于控制和处理电子信号。
芯片的内部结构是由多个不同的部分组成,这些部分相互配合,以实现芯片的功能。
下面将会详细介绍芯片的内部结构。
首先,芯片的内部结构主要包括晶体管、电容器、电阻器和金属线等基本组件。
晶体管是芯片的核心部件,它由数百万个微小的晶体管组成,用于放大和开关电信号。
电容器和电阻器用于储存和调整电荷,控制电流的流动和电阻。
金属线则用于连接各个组件,形成有机的内部电路网络。
其次,芯片的内部结构还包括逻辑门、时钟信号生成器和存储器等功能模块。
逻辑门是用于处理输入信号,并基于特定的逻辑关系产生输出信号的电路单元。
它包括与门、或门、非门、与非门等,可以实现与、或、非等逻辑运算。
时钟信号生成器用于产生规律的时钟信号,同步各个模块的工作。
而存储器则用于存储和读取数据,包括RAM(随机存储器)和ROM (只读存储器)等不同类型的存储器。
另外,芯片的内部结构还包括控制逻辑、输入输出(I/O)电路和电源电路等辅助模块。
控制逻辑用于控制芯片各个部分的工作状态和时序,确保其正常运行。
输入输出电路用于与外部设备进行通信,接收和发送数据信号。
电源电路则提供芯片所需的电力,保证芯片的正常运行。
除了上述模块,芯片的内部结构还包括时钟管理器、模拟电路和测试电路等。
时钟管理器用于管理和控制芯片的时钟信号,确保各个部分按时序进行工作。
模拟电路是用于处理和转换模拟信号的电路,如模拟到数字的转换、数字到模拟的转换等。
测试电路是用于测试和调试芯片性能的电路,可以检测芯片是否正常工作,并提供相应的测试结果。
总结起来,芯片的内部结构是由晶体管、电容器、电阻器、金属线等基本组件、逻辑门、时钟信号生成器、存储器等功能模块、控制逻辑、输入输出电路、电源电路等辅助模块、时钟管理器、模拟电路、测试电路等多个部分组成的。
它们相互配合,以实现芯片的功能,控制和处理电子信号。
芯片的内部结构是一个复杂而精密的系统,其中的每个部分都扮演着重要的角色,确保芯片正常工作。
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2018/9/22
浙大微电子
5/23
4、多路选择器MUX
当条件T为真时, 输出A路信号 当条件T为假时, 输出B路信号
逻辑功能:Z = (T & A ) | (! T & B )
2018/9/22
浙大微电子
6/23
MUX2HD1X
2018/9/22
浙大微电子
7/23
5、异或门XOR、同或门XNOR
Output Signal:
Data output (DOUT)
Cload is 15pF Active current consumption< 20mA @266MHz for one IO Total standby current < 1uA VCC=1.5-2.1V Output Buffer Delay is less than 3.5ns Area is not more than 0.005mm2 (No ESD)
2018/9/22
浙大微电子
24/23
研讨题1
2018/9/22
浙大微电子
25/23
2018/9/22
浙大微电子
14/23
9.1、乘法器
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 × B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1
p71 p61 p51 p41 p31 p21 p11
p72 p62 p52 p42 p32 p22 p12 p73 p63 p53 p43 p33 p23 p13 p74 p64 p54 p44 p34 p24 p14 p75 p65 p55 p45 p35 p25 p15 部分积(每行) p76 p66 p56 p46 p36 p26 p16 p77 p67 p57 p47 p37 p27 p17
P14 P13 P12 P11 P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1
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浙大微电子
15/23
9.2 、平方器
p77 : p67 p57 p47 p37 p27 p17 p16 p15 p14 p13 p12 : p11 : p76 p75 p74 p73 p72 p71 p61 p51 p41 p31 p21 : p66:p56 p46 p36 p26 p25 p24 p23:p22 :p65 p64 p63 p62 p52 p42 p32: p55:p45 p35 p34:p33 :p54 p53 p43: p44 p67 p57 p47 p37 p27 p17 p16 p15 p14 p13 p12 0 p11 p77 p56 p46 p36 p26 p25 p24 p23 p22 p66 p45 p35 p34 p33 p55 p44
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浙大微电子
16/23
或非门
2018/9/22
D
A
p57 p56 p47 p46 p45 p35 p25 p24 p23 p34 p17 p16 p15 p14 p13 p36 p26 p37 p27
B Port
C
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1
Ain
1
p67 P14
p5(7:6)
P13
FA
P12
p4(7:5)
p57
p3(7:4)
FA
P11 p56
FA FA
p47 p46 p37
FA
P10
FA
2
p12
p2(7:3)
P9
FA FA
p45
p36 p27
FA
A7 A6 A5
P8
FA
HA
p35 p34
FA
平方器的硬件实现
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P7
HA
p26
FA FA
p17 p16 p25 p24
FA
HA
p1(7:2)
A4
3
P6 P5
FA
HA
p15 A3 p23 p14
P4
HA
p13 P3 p12
HA
A2 P2
4
GND
P1
Pout
Port
A1
17/23
A
D
B
C
10、标准输入/输出单元
标准输入单元(数字电路) 标准输出单元(数字电路)
静电放电(ESD)保护
模拟电路输入单元 模拟电路输出单元
2018/9/22
异或门真值表Z =XY+XY X
0 0 1 1
Y
0 1 0 1
Z
0 1 1 0
可简化成6个管子
同或门真值表Z =XY+XY
X 0 0 1 1
2018/9/22
Y 0 1 0 1
Z 1 0 0 1
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8/23
XOR2版图
2018/9/22
浙大微电子
9/23
不 带 置 位 复 位 端 带 置 位 复 位 端
浙大微电子
2/23
1、非门、或非门、与非门
F= ABCD
2018/9/22
浙大微电子
3/23
2、与或非门、或与非门
与或非电路 F AB C AB C 或与非电路 F ( A B)C ( A B)C
2018/9/22
浙大微电子
4/23
3、三态门、传输门
A E
提问:三态同相门如何搭建?
13 14 2 15 1 10 11
浙大微电子
8
6
2018/9/22
7
9
5 4
3
22/23
Thanks !
2018/9/22
浙大微电子
23/23
研讨课题发布(1)
Output Buffer Specification
Input Signals:
Data input (DIN) Tri-state enabled (EN)
第五讲 数字 IC单元与模块设计
数字电路的基本库单元
1. 非门、或非门、与非门 2. 与或非门、或与非门 3. 三态门、传输门 4. 多路选择器 5. 异或门、同或门 6. D触发器 7. 锁存器 8. 半加器、全加器 9. 乘法器、平方器 10. 标准输入/输出单元 11. 通用双向I/O单元
2018/9/22
S = A B C0 = (A B) C0 + (A B) C0
当A B = 1时, (A B) = 0,
S = C0, 也就是说S选择了C0 当A B = 0时, (A B) = 1, S = C0 , 也就是说S选择了C0
缓 冲 与 隔 离
2018/9/22
因此只要用一个二选一电路, 将A B和A B作为控制端, 让S在C0与C0之间选择即可。
2018/9/22
6、D触发器(DFF)
浙大微电子
10/23
7、锁存器
2018/9/22
浙大微电子
11/23
8、半加器、全加器
半加器逻辑功能:
S=AB C1 = AB
全加器逻辑功能:
S = A B C0 C1 = AC0 + BC0 + AB
2018/9/22
浙大微电子
12/23
全加器电路图(本位和S)
2018/9/22
浙大微电子
19/23
标准I/O库单元版图
Buffer ESD
2018/9/22
浙大微电子
PAD
20/23
版图与封装
PAD 压焊块 Wire Banding
金(铝)线压焊
带封装模型的仿真
-- 射频电路必须做!
PIN 管脚
2018/9/22
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21/23
封装总图与压焊图(打线图)
13/23
浙大微电子
全加器电路图(进位C1)
C1 = AC0 + BC0 + AB 当控制端(A B) = 1 时, 要么A = B = 0, 此时C1 = 0 = A 要么A = B = 1, 此时C1 = 1 = A 也就是说在(A B) = 1的情况下 C1选择了A 当A B = 1 时,A B, C1 = C0 也就是说在A B = 1的情况下, C1选择了C0 即:将A B和A B作为控制端 让C1在A与C0之间选择即可。
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11、通用双向I/0单元
G
• 作为单纯输入电路使用时, G = 1, 外部信号即可从压焊块 PAD经由ESD保护电路和下面的三态门输送到内部接收 端A点。 • 作为输出缓冲电路使用时, G = 0, 内部信号即可从A点经 由上面的三态门输送到压焊块PAD输出。 • 作为双向I/O电路使用时, 只要在不同的时刻, G在0与1之 间切换, A端就既可以向外传送数据, 也可以向内接收数据。