بحــث و بررســی در مورد انواع IC
بحــث و بررســی در مورد انواع IC
آیا می‌دانید
IC ( آی سی) چیست؟ و چه انگیزه‌ای باعث
اختراع IC شد؟
تَراشه يا مدار مجتمع (که برابر فارسي "chip" يا IC يا
Integrated circuit به زبان انگليسي است) به مجموعه‌اي از
مدارات الکترونيکي اطلاق مي‌گردد که با استفاده از مواد نيمه‌رسانا (عموماً سيليکون همراه با ميزان کنترل شده‌اي ناخالصي) در ابعادي کوچک (معمولاً کمتر از يک سانتي متر مربع) ساخته مي‌شود. اين مدارات معمولاً شامل دو يا سه نوع دستگاه الکترونيکي مي‌‌باشند: مقاومت، خازن و ترانزيستور (مهم‌ترين آنها
ترانزيستور مي‌‌باشد). هر تراشه معمولاً حاوي تعداد بسيار زيادي ترانزيستور مي‌‌باشد که با استفاده از فناوري پيچيده‌اي در داخل يک لايه از سيليکن همگون و با ضخامتي يکنواخت و بدون ترک تزريق شده اند. امروزه تراشه‌ها در اکثر دستگاههاي الکترونيکي و بويژه
رايانه‌ها در ابعادي گسترده بکار مي‌‌روند. وجود تراشه‌ها مرهون کشفيات بشر درباره
نيمه رساناها و پيشرفتهاي سريع پيرامون آنها در ميانه‌هاي سده بيستم مي‌‌باشد.
مدارات مجتمعي که شامل
ترانزيستورهاي BJT(دو قطبي) باشند را با نام TTL و مدارات مجتمعي که شامل ترانزيستورهاي Nmos و Pmos هستند را Cmos مينامند. ترکيب اين دو تکنولوژي را با نام
BiCmos ميشناسند. در مقابل مدارات مجتمع مدارات Discreet يا گسسته وجود دارند که شامل قطعاتي مجزا هستند که به هم روي يک برد متصل شده اند.
در ساخت
ICها طراحان سعي ميکنند تا حد امکان از
ترانزيستور استفاده کنند. مثلاً بجاي خازن از از ترانزيستور در باياس معکوس استفاده ميکنند. و يا در جايي ديگر که مقاومت بزرگي نياز دارند مثلاً در حد مگا اهم باز از ترانزيستور استفاده ميکنند.چون در حجمي که
مقاومت مي‌‌گيرد مي‌‌توان چند ترانزيستور جاي داد.
بعضي از
IC ها به گونه اي از لايه هاي سيليکون بهره ميبرند که ميتوانند حتي به عنوان حافظه مورد استفاده قرار گيرند نمونه اي از اين IC ها
EPROM نام دارد همانگونه که از اسم اين نوع تراشه معلوم است فقط اطلاعات آن قابل خواندن است و امکان تغييرات در آن وجود ندارد از اين نوع اي سي براي
مدارات اصلي کامپيوتر نيز استفاده مي شود همان قسمت از حافظه که به آن
ROM نيز مي گويند.
آی سی 555 که به آی سی تایمر هم معروف است بیشتر در مدارات ایجاد پالس با فرکانس های متفاوت استفاده می گردد.
آی سی تایمر 555 یكی از پركاربردترین آی سی هایی است كه برای مصارف زیادی قابل استفاده است ، این آی سی دارای دقت فوق العاده زیاد و خطای كم می باشد و بوسیله ی آن می توان تایمر هایی از مدت زمانهای كم تا چندین ساعت را ایجاد كرد .
آی سی 555
آی سی 555 یکی از معروف ترین و پرکاربردترین المانهای مجود در بازار است که به آی سی تایمر نیز معروف است. در بیشتر مدارات از این قطعه برای ایجاد پالس با فرکانس های متفاوت استفاده می گردد. مشخصات کامل پایه ها در شکل آمده است. این آیسی را می توانید در دو وضعیت مونواستابل وآ استابل مورد استفاده قرار داد.در حالت مونو استابل تولید و شکل پالس قابل کنترل است.که این کنترل عموما از طریق پایه 2 آیسی555 صورت می گیرد.اما در حالت آستابل در صورت داشتن تغذیه مثبت و منفی در پایه های 1و4و8 واتصال خازن و مقاومت درپایه های 2و6و7 به طور خودکار و بدون تحریک پالسهای ثابت وتعیین شده ای را ایجاد می کند.پایه 3 این آیس همواره پایه خروجی است.
این آیسی کاربردهای فراوانی دارد که از آن جمله می توان به تولید پالس، کنترل پهنای پالس، مدارات تایمر و فرستنده و گیرنده وغیره.... اشاره کرد.
نوع TTL
نوع TTL آن شامل L،LS،S،AS،ALS و F می باشد.به طور مثال آیسی مربوط به گیت منطقی AND را در نظر بگیرید.
این آیسی را شاید بتوانید در بازار با نام های 74L08،74LS08،74S08،74AS08، 74ALS08 و 74F08بیابید. اگر به یکی از این آیسی ها با دقت کنید.بعد از عبارت 74 شاهد یکی از عبارت های L،LS،S،AS،ALS و F و بعد از آن شماره آیسی را می بینید.
همانطور که می بینید برای گیت AND بعد از این عبارات 08 را مشاهده می کنید که بیانگر گیت AND است.این مطلب راجع به بقیه گیتها و آیسی ها نیز صادق است.
تغذیه گروه TTL
خانواده L ،LS ،AS ،ALS و F دارای تغذیه مثبت بین 4.5 تا 5.5 ولت است.در واقع این رنج از و لتاژ،ولتاژ قابل تحمل این آیسی است.واین آیسی در این رنج درست کار خواهد کرد.
خانواده S دارای تغذیه مثبت بین 4.75 تا 5.25 است.
میزان ولتاژ خروجی در حالت 1 و 0
میزان ولتاژ خروجی در حالت صفریا LOW برای تمامی این گروه TTL برابر 0.3 ولت می باشد.
مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH برای خانواده گروه L،LS و S برابر 3.4 ولت می باشد.
مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH خانواده گروه AS و ALS از تفریق تغذیه مثبت آیسی از عدد 2 بدست می آید.
مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH برای خانواده گروه F نیز برابر 3.5 است.
جریان خروجی خانواده گروه TTL
مقدار جریان خروجی خانواده TTL به شرح زیر می باشد.
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه L برابر5mA منظور از mA میلی آمپر است
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه LS برابر 8mA
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه S برابر 40mA
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه AS برابر 20mA
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه ALS برابر 8mA
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه F نیز برابر 20mA
نوع CMOS
این آیسی نیز دارای خانواده C،AC،HC و HCT می باشد.
به طور مثال اگر یک آیسی AND خریداری کنید.،و نوع آن CMOS باشد.ممکن است.،بعد از عدد 74 هر یک از عبارت های بالا را ببینید.به طور مثال آیسی AND را می توانید به صورت زیر مشاهده کنید.
74HC08 ،74HCT08 ، 74C08 و 74AC08 را بر روی آیسی ببینید.
میزان ولتاژ خروجی در حالت 1 و 0
در تمامی این خانواده ولتاژ خروجی در حالت LOW یا صفر برابر 0.1 ولتاژ مثبت است.
ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH در خانواده گروه C از حاصلضرب 0.9 در مقدار مثبت منبع تغذیه بدست می آید.
ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH در بقیه خانواده این گروه از تفریق مثبت تغذیه از مقدار عددی 0.1 بدست می آید.
جریان خروجی خانواده گروه CMOS
مقدار جریان خروجی آیسی های نوع CMOS
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه C برابر 3.3mA (منظور از mA میلی آمپر است)
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه AC برابر 50mA
مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه HC,HCT برابر 25mA
تغذیه آیسی های گروه CMOS
خانواده گروه C در رنج ولتاژ بین 3تغذیه 3 تا 15 ولت کار می کنند.
خانواده گروه AC ،HC و HCT بین تغذیه 2 تا 6 ولت کار می کنند
IC های راه انداز موتور ( Driver Motor )
برای راه اندازی بسیاری از قطعات مانند موتورهای الکتریکی پرتوان، پمپ آب و...،معمولاً جریان خروجی المان های الکترونیکی(حتی بافرها) نا کافی بوده و نیاز به تقویت جریان دارد.
قبلاً آموخته بودیم به وسیله ی ترانزیستور می توان این کار را انجام داد. در این جلسه با آی سی L298 آشنا می شویم که قابلیت راه اندازی 2 قطعه(مثلاً 2موتور) را به صورت همزمان دارد.
همان طور که در شکل می بینید، یک قطعه فلز در پشت این IC تعبیه شده تا از با انتقال گرما از IC به محیط، مانع گرم شدن بیش از حد IC شود. این قطعه Heat sink نام دارد. گاهی برای اطمینان بیشتر از یک Heat sink کمکی نیز استفاده می کنیم، به این صورت که Heat sink به وسیله ی پیچ بهHeat sink خود IC بسته می شود.
این IC یک پایه ی ورودیِ ولتاژ دارد که هر ولتاژی به این پایه وصل شود، مستقیماً به موتور یا هر المانی که به IC متصل شده باشد منتقل می شود. این پایه VPS نیز نام دارد (Variable Power Supply).
ترتیب پایه های این IC در شکل زیر توضیح داده شده است.
این آی سی 15 پایه می باشد.
استفاده از این آی سی بسیار ساده می باشد.
اگر از آن برای موتور های DC استفاده می کنید 2 تا از خروجی های را مثلاً 1 و2 را به دو سر موتور وصل کنید, ولتاژ موتور را تا 50 ولت به پایه شماره 4 (VS) و یک 5 ولت به پایه شماره 9 (VSS) وصل کنید. پایه شماره 8 را هم به زمین اتصال دهید. حالا اگر ورودی شماره 1 را یک کنید موتور به یک سمت و اگر ورودی شماره 2 را یک بدهید موتور به سمت دیگر می چرخد. حدوداً با هدسین تا 2 آمپر هم تحمل عبور جریان را دارد.
ای سی notبه شماره -۷۴hc540
در این جا ای سی ۷۴hc540 را به شماره معرفی می کنم که علاوه براین که ورودی ها در یک طرف و خروجی ها در طرف دیگر قرار دارد دارای ۲ پایه به عنوانenable است که برای فعال کردن خروجی ها با ید این ۲ پایه را به زمین وصل کنید.
ساختمان داخلی ای سی در زیر اورده شده است
این هم جدول صحت این ای سی که در باره ان توضیح کوتاهی دادم
زمانی که یکی از ورودی های enable به مثبت وصل شود خروجی ای سی”های امپدانس” (high impedance)می باشد یعنی خروجی نه مثبت است و نه منفی
و تنها شرط فعال بودن خروجی ها وصل کردن دو پایه enable به زمین می باشد.
تغذیه این ای سی ۵ ولت می باشد که پایه ۲۰ ان پایه vcc و پایه ۱۰ ان gnd می باشد. دیتاشیتی که من دانلود کردم توسط شرکت فیلیپس ارائه شده بود .
در زیر جدولی اورده شده است که وظیفه پایه ها را نوشته است.
پردازنده 80486
این پردازنده دارای انواع 80486DX , 80486DX II , 80486DX 4 , 80486DX 5 می باشد . بیش از دو میلیون ترانزیستور 4 واحد را در داخل این پردازنده تشکیل می دهند . این چهار واحد عبارتند از :
× . پردازنده
× . کمک پردازنده ریاضی
× . حافظه پنهان داخلی (cache)
× . کنترل کننده حافظه پنهان (cache )
این پردازنده با سرعتهای 25 تا 100 مگاهرتز کار می کند . 80486DX دارای 32 خط آدرس و داده و سرعت 50 مگا هرتز و حافظه نهانی 8 کیلو بایت می باشد . 80486DX II نیز دارای همین مشخصات منتهی با سرعت 66 مگاهرتز می باشد . 80486DX 4 دارای سرعت 100 مگاهرتز می باشد . پردازنده های 80486 دارای امکانات اجرای چند وظیفه ای ، مدیریت حافظه ، و حافظه مجازی می باشند .
پردازنده های پنتیوم اینتل :
کلمه پنتیوم ترکیبی است از کلمه یونانی پنتا به معنی پنج و پسوند ایم که حاکی از این است که این پردازنده از نسل پنجم تولیدات شرکت اینتل می باشد . از نظر کارایی پنتیوم می تواند عملیات را در کد عدد صحیح تقریبا دو برابر سریعتر از یک پردازنده 486 با فرکانس پالس برابر انجام دهد . پنتیوم به عنوان یک پردازنده 64 بیتی تحولی عظیم در صنعت کامپیوتر از نظر سرعت در پردازش داده ها به وجود آورده است . از جمله مزیت های پنتیوم می توان به خصوصیات ساختمان داخلی آن به شرح ذیل اشاره نمود :
× . پیشرفت و توسعه واحد عملیات ممیز شناور که باعث بالا رفتن سرعت اجرای نرم افزارهایی که کارهای محاسباتی زیادی را انجام می دهند شده است .
× . طراحی سوپر اسکالر و pipeline دوبله که امکان اجرای بیشتر از یک دستورالعمل در هر سیکل ساعت را فراهم نموده است .
× . وجود دو عدد حافظه cache داخلی یکی برای داده ها و دیگری برای دستورالعمل ها که به افزایش سرعت پردازنده کمک می کند .
× . مدارات پیش بینی پرشی که محل بعدی دستورالعمل ها را پیش بینی می کند .
× . وجود کنترل داخلی parity اشتباهات پردازش داخلی را کشف می کند .
× . عملیات مدیریت توان مصرفی به پایین آوردن توان مصرفی و افزایش طول عمر و ایمنی پردازنده کمک می کند .
پردازنده پنتیوم یک تراشه 273 پایه است که از نظرداخلی 32 بیتی طراحی شده و رجیستر های عمومی و آدرس آن نیز شبیه 486 است . یکی از ویژگی های مهم پنتیوم کار حدس و پیش بینی دستورالعمل ها است . می دانیم که یکی از موانعی که بر سر راه بالابردن کارایی پردازنده وجود دارد ، حالتهای پرش متعددی است که ممکن است در یک دستور وجود داشته باشد . پیش بینی پرش روی انتخاب بهترین و محتمل ترین حالت است .
انتقال سریع اطلاعات حافظه یکی دیگر از ویژگی های پردازنده های پنتیوم می باشد . در این پردازنده ها واحد که bus رابط خارجی تراشه را کنترل می کند ، شبیه یک کنترل کننده ترافیک عمل کرده ، و جریان اطلاعات بین دستگاه های خارجی و ساختمان داخلی پنتیوم را از طریق یک گذرگاه 64 بیتی اطلاعات و یک گذرگاه 32 بیتی آدرس کنترل می کند . از نظر ساختار داخلی واحد ، bus (bu) متصل به حافظه های cache اطلاعات آدرس و واحد صفحه بندی حافظه (paging unit) بوده که در عین حال توازن (parity) اطلاعات و آدرس را نیز کنترل کرده و امکان انتقال حجمی از حافظه را نیز میسر می سازد . پردازنده پنتیوم قابلیت خواندن یا نوشتن تعداد زیادی از حافظه خارجی را نیز افزایش داده است. حداکثر سرعت این امر در پنتیوم با پالس 66 مگاهرتز برابر 528 مگابایت بر ثانیه بوده که سرعتی بیش از دو برابر سرعت 486DX II می باشد .
علاوه بر خواص بالا پردازنده پنتیوم دارای خصوصیات جدید و توسعه یافته دیگری نیز می باشد . این خاصیت adress pipelining است که یک ارتباط با خانواده 487 را ممکن می سازد . این خصوصیت اجازه توسعه دو سیکل گذرگاه در یک لحظه را ممکن ساخته و در سیستم هایی که حافظه کندتر دارند مفید می باشد .
دستتون درد نکنه.
