1. Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем.
До основних характеристик мікросхем за якими визначаються їх параметри належать статистична, динамічна, навантажувальна, статична – це залежність вихідної напруги від вхідної на одному з виходів, при незмінних рівнях напруги та інших входах.
На типовій передавальній характеристиці інвертора можна розрізнити три ділянки:
І-й етап коли
П - й етап коли проміжний логічний стан
Ш-й етап коли

Зона зона логічної невизначеності. За передавальною характеристикою визначають такі основні статичні параметри: статичні рівні напруг і , напругу логічного перепаду, порогова напруга і параметри завадостійкості.
Завадостійкість або допустима амплітуда завади – максимально допустима величина потенційної завади, яка при появі на вході мікросхеми не викликає хибного перемикання (збою) тобто не бажаного переходу мікросхеми з стану 0 в стан 1 або навпаки. Розрізняють статичну (довготривалу) та динамічну (короткотривалу) завади. У довідниках наводяться дані лише статичної завадостійкості. В залежності від стану перемикання з 0 в 1 або з 1 в 0 завадостійкість можна визначити


До статичних характеристик логічних елементів належать також вхідна характеристика та вихідні характеристики.
- вхідна характеристика.

Середня потужність споживання мікросхемою (Р сер. стат.)
Потужності які споживаються мікросхемою при і .

За значенням Р сер. мікросхеми поділяють на нановатні (1мкВт), мікропотужні (до 300 мкВт), малопотужні (0,3 – 3мВт), середньої потужності (3 – 25 мВт), потужні (25 – 250 мВт).
До статичних характеристик також належить коефіцієнт об’єднання входів, що визначає максимальне число входів логічних елементів і тим самим число незалежних змінних Для середньої серії мікросхем К об’єднання

знаходиться в інтервалі від 0,1 до 1 наносекунд.

Потужні мікросхеми характеризуються найбільшою швидкодією, а мікро і малопотужні мають малу швидкодію.
Добротність вимірюється в джоулях
Для напівпровідникових мікросхем існує теоретична межа, яка лежить в області між пікоДж.
Навантажувальна здатність – це параметр логічного елемента мікросхеми, який в залежності від схемотехнічних особливостей може характеризуватися значенням вхідних струмів або коефіцієнтом розгалуження.
Коефіцієнт розгалуження по виходу дорівнює максимальному числу аналогічних логічних елементів, які можна одночасно підключити до виходу даної мікросхеми при збереженні її основних параметрів.
Коефіцієнт розгалуження від 5 до 15.
До другорядних параметрів мікросхем належать кількість напруг живлення ті їх полярності.

2. Порівняльні характеристики цифрових мікросхем.
На характеристики та параметри цифрових мікросхем значно впливає технологія їх виготовлення. Групу мікросхем, що виконані за однакового або близькою технологією і ... мають схожі схемотехнічні рішення та деякі характеристики, називають серією мікросхем. Різновидів технологій виготовлення цифрових мікросхем досить багато. Але незважаючи на це всіх їх об'єднує логічна спільність, а саме -однотипність "цеглинок" цифрової техніки Ж, тобто базис, у якому можна виконувати логічне проектування /синтез/ цифрових пристроїв, абстрагуючись при цьому від будь-якої конкретної серії чи технології. Це і є головною перевагою ЦТ.
Прив"язка до конкретної серії мікросхем необхідна на етапі схемотехнічного проектування. Тут вже потрібні знання про характеристики та параметри мікросхеми, виходячи з вимог щодо роботи цифрового пристрою та критеріїв, які поставлені перед розробником.
Залежно від схемотехнічної реалізації ЛЕ поділяють на такі типи мікросхем:
ТТЛ-транзисторно-тразисторної логіки на біполярних транзисторах;
МОН або МДН - на польових транзисторах /МОН -метал-оксид-напів-провідники;
МДН - метал-діелектрик-напівпровідник/ ;
КМОН - із симетричною комплементарною структурою на польових транзисторах n- та p-типів;
ЕЗЛ - емітерно-зв'язаної логіки на біполярних транзисторах ;
ІІЛ - інтегрально-інжекційної логіки. Кожна технологія виготовлення мікросхем неперервно удосконалюється у напрямку збільшення швидкодії, зменшення споживаної потужності та зростання ступеня інтеграції.
У табл, 3.1 зведені усереднені характеристики мікросхем, що виготовлені за найбільш поширеними в інженерній практиці технологіями.

Як видно з табл. 3.1 мікросхеми різних серій, що належать до одної технології, можуть відрізнятися між собою за параметрами. Характерно, що більш висока швидкодія мікросхем досягається за рахунок збільшення споживаної потужності; для малопотужних мікросхем властива більша затримка, а отже, й нижча гранична частота перемикання. За рахунок застосування діодів та транзисторів Шоткі у мікросхемах ТТЛШ підвищується швидкодія.
У сучасній цифровій схемотехніці домінуюче положення належить мікросхемам ТТЛ. Незважаючи на широку різноманітність технологій виготовлення інтегральних схем тільки мікросхеми ТТЛ на світовому ринку стабільно посідають перше місце вже протягом кількох десяти-річ. Така популярність ТТЛ зумовлена, по-перше, вдалим поеднаьчям двох альтернативних вимог - максимуму швидкодії при мінімумі споживаної потужності, і, по-друге, вдалим схемотехнічним рішенням базової схеми, яка за принципом дії для всіх серій ТТЛ, в тому числі і з діодами та транзисторами Шоткі, е однаковою, а тому сумісною для різних серій. В сім'ї ТТЛ б мікросхеми, які забезпечують високу завадостійкість та навантажувальну здатність.
До недоліків мікросхем ТТЛ належать наявність струмів короткого замикання, які можуть викликати значні.завади у колах живлення. Для їх зменшення застосовують розділю вальні конденсатори з номіналами >= 0,1 мкФ. Крім того, при низькоомних навантаженнях можуть виникати труднощі узгодження, які спричиняють зниження швидкодії та підвищення споживаної потужності. Останнім часом все ширше застосовуються у практиці мікросхеми малопотужної швидкодіючої серії з діодами та транзисторами Шоткі, зокрема серії К555 та КРІ533 / tзс - 4 нс; Рсст = 4 мВт/, а також КРІ53І tзс = 2,7... ...3,5 нс; Рсст = 4 мВт/.
Номенклатура мікрасхем ТТЛ дуже різноманітна /див. табл. 3.1/. Основні /типові/ параметри мікросхем ТТЛ наведені у табл. 3.2.


Серед ТТЛ окрему групу складають мікросхеми підвищеної завадостійкості - серія К5ІІ, яка при підвищеній напрузі живлення /до 18 В/ забезпечує у 20 разів більшу швидкодію.
Головним конкурентом мікросхем ТТЛ за таким важливим параметром, як потужність споживання, є МДН-/МОН- і КМОН-/ технологія. Основною перевагою ЛЕ на МОН- і KMоО-структурах порівняно з іншими Ж е відсутність струму споживання у статичному режимі роботи. Це зумовлено тим, що струм заслону /на відміну від струму бази біполярного транзистора/ завжди дорівнює нулю. Ж КМОН-технологїї споживають струм тільки у процесі перемикання і витрачають потужність головним чином на перезаряд вхідних ємностей наступних схем. Тому динамічна потужність споживання Pд прямо пропорційна частоті перемикання і значно залежить від напруги живлення. Комплементарна структура будови цих мікросхем припускає дуже високу густину розміщення елементів, що забезпечує їм переважаюче застосування у ВІС як завершених функціональних вузлів цинової та .мікропроцесорної техніки. Сучасні мікросхеми КМОН-технології працюють у досить широкому діапазоні напруг живлення - від +3 до +15 В. Це дозволяє виконувати просте спряження з мікросхемами ТТЛ та операційними підсилювачами.
З метою якісного та кількісного порівняння на рис. 3.7,а показані логічні рівні для входів мікросхем КМОН та ТТЛ у процентному співвідношенні щодо напруги живлення, а на рис. 3.7,б – характеристики рівнів напруг на вході X та виході Y ЛЕ ТTЛ. Різниці між гарантованими вхідними та вихідними, високим та низьким рівнями напруг визначають можливості Л2 не реагувати на завади. Отже, згідно із зображеними на рис. 3.7, б даними характерними гарантованими для ТТЛ рівнями є: на вході - для U00x = О...0,8 В, для U11x = 2,0... ...5,0 В; на виході - для U0xY = 0...0.4 В; для U1xY - 2,4... ...5,0В.

Мікросхеми ЕЗЛ належать до найбільш швидкодіючих ЛЕ /частота перемикання ЛЕ серій КІОО і К500 становить 150 мГц/. Висока швидкодія забезпечується за рахунок глибоки