数电术语

"learning……"

Posted by Ryan on November 1, 2024

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复习一下数电

一些数电术语

集成电路规模

集成电路按照 集成度(每一芯片包含的门电路的个数)对电路规模进行区分

SSI - 小规模集成电路(Small-Scale Integration)
MSI - 中规模集成电路(Medium-Scale Integration)
LSI - 大规模集成电路(Large-Scale Integration)
VLSI - 超大规模集成电路(Very-Large-Scale Integration)
ULSI - 极大规模集成电路(Ultra-Large-Scale Integration)

ASIC与SOC

ASIC - 应用特定集成电路(Application-Specific Integrated Circuit)
SOC - 片上系统(System on Chip)

ASIC 是一种专为特定应用或功能设计的集成电路。与通用芯片(如微处理器)不同,ASIC 不是为了处理多种不同任务而设计,而是针对特定应用的需求进行优化。应用譬如比特币矿机的ASIC芯片Antminer,专用于网络路由的ASIC,图像处理中的某些专用芯片(如视频解码/编码芯片)。

SoC是一种集成电路技术,它将一个完整的计算机系统集成到一个单独的芯片上,通常包括中央处理器(CPU)、图形处理单元(GPU)、内存(RAM)、输入输出接口(USB、HDMI、SPI、I2C、UART)等、存储控制器、无线通信模块(Wi-Fi、蓝牙、GPS、4G/5G)、电源管理(PMU)等多个子系统和功能模块。SoC具有高度集成、低功耗、高度定制化、小尺寸等优点。应用于智能手机、物联网、嵌入式系统、消费电子产品、智能家居设备等。

常见芯片封装

双列直插封装(DIP)

  • 全名: Dual In-line Package(双列直插封装)
  • 特点: DIP 封装有两排引脚,适合通过插座插入电路板,适用于手工焊接。它的引脚位于两侧,尺寸较大。
  • 应用: 早期的计算机、家电和一些原型设计中仍然使用。

表面贴装封装(SMD)

  • 全名: Surface Mount Device(表面贴装设备)
  • 特点: SMD 封装通过直接焊接到电路板表面,适合自动化生产,体积较小,安装密度高,适合现代的高集成度电路。
  • 应用: 现代电子设备中广泛应用,几乎所有的消费电子产品(手机、电脑、电视等)都使用 SMD 封装。

四方扁平封装(QFP)

  • 全名: Quad Flat Package(四方扁平封装)
  • 特点: QFP 封装的引脚在芯片的四周,而不是两侧。通常适用于引脚较多、需要更高密度的封装。引脚通过表面贴装技术焊接到电路板。
  • 应用: 用于较高密度集成电路的封装,例如微处理器、通信芯片等。

球栅阵列封装(BGA)

  • 全名: Ball Grid Array(球栅阵列封装)
  • 特点: BGA 使用球形焊接点(锡球)代替传统引脚,焊接点分布在封装的底部。BGA 提供了更高的引脚密度、更好的热性能和电气性能。
  • 应用: 广泛应用于高性能微处理器、图形处理器(GPU)、内存芯片等,特别适合需要高引脚密度和良好散热的应用。

TTL与CMOS

TTL电路(晶体管-晶体管逻辑电路)
TTL(Transistor-Transistor Logic)是一种基于双极型晶体管(BJT,Bipolar Junction Transistor)和电阻的逻辑电路。TTL电路使用的是NPN型晶体管,并采用电流驱动的工作原理,因此主要依赖于电流的开关来实现逻辑运算。

CMOS电路(互补金属氧化物半导体电路) CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)电路使用N型MOSFET和P型MOSFET晶体管,这些晶体管工作在电压驱动模式下。CMOS电路的核心特点是使用了互补的N型和P型晶体管,它们交替工作以实现逻辑运算。

常用电平标准

TTL(Transistor-Transistor Logic)

  • 供电: 0~5V;如74系列均为5V供电。
  • 输出: 大于2.7V是高电平;小于0.5V是低电平。
  • 输入: 大于2V是高电平;小于0.8V是低电平。
  • 注意: TTL电平输入脚悬空时内部认为是高电平,且TTL电平输出不能驱动CMOS电平输入。

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)

  • 供电: 3~15V;如如4000系列(4011与非门);假设5V供电
  • 输出: 大于4.6V是高电平;小于0.05V是低电平。
  • 输入: 大于3.5V是高电平;小于1.5V是低电平。

RS232(Recommendation Standard 232)

  • 输出: 输出“1”时的电平应在-5~-15 V之间,输出“0”时的电平应在+5~+15 V之间。
  • 输入: 输入电平在-3~-15 V之间被认为“1”,在+3~+15 V之间被认为“0”。
  • 注意: 当线路上不传送数据(空闲)时,发送器输出为“1”。

RS485(Recommendation Standard 485)

  • 输出: 逻辑”1”以两线间的电压差为+(2 至6)V 表示;逻辑”0”以两线间的电压差为-(2 至6)V 表示。
  • 输入: A比B高200mV以上即认为是逻辑”1”,A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑”0”。
  • 注意: 485相对于232而言:最高传输速率高(但传输速率越高传输距离越短);采用差分法来传输信号,对共模干扰具有更强的抗干扰力;RS485允许连接128个收发器,具有多机通讯能力。