Introduction aux circuits intégrés numériques

Numérique les circuits sont des circuits traitant des signaux limités aux limites extrêmes de zéro et d'un certain montant. Cela contraste avec l'analogique circuits, dans lesquels les signaux sont libres de varier en continu entre les limites imposées par la tension d'alimentation et les résistances du circuit. Ces circuits trouvent une utilisation dans les opérations logiques « vrai/faux » et le calcul numérique.

Les circuits de ce chapitre utilisent des IC , ou circuit intégré , Composants. De tels composants sont en fait des réseaux de composants interconnectés fabriqués sur une seule plaquette de matériau semi-conducteur.

Des circuits intégrés offrant une multitude de fonctions pré-conçues sont disponibles à très faible coût, profitant aux étudiants, aux amateurs et aux concepteurs de circuits professionnels. La plupart des circuits intégrés offrent les mêmes fonctionnalités que les circuits semi-conducteurs « discrets » à des niveaux de fiabilité plus élevés et à une fraction du coût.

Les circuits de ce chapitre utiliseront principalement CMOS technologie, car cette forme de conception de circuits intégrés permet une large gamme de tensions d'alimentation tout en maintenant des niveaux de consommation d'énergie généralement faibles.

Bien que les circuits CMOS soient susceptibles d'être endommagés par l'électricité statique (les hautes tensions perforeront les barrières isolantes des transistors MOSFET), les circuits intégrés CMOS modernes sont beaucoup plus tolérants aux décharges électrostatiques que les circuits intégrés CMOS du passé, réduisant ainsi le risque de défaillance de la puce en cas de mauvaise manipulation. .

Une bonne manipulation du CMOS implique l'utilisation de mousse antistatique pour le stockage et le transport des circuits intégrés, et des mesures pour empêcher la charge statique de s'accumuler sur votre corps (utilisation d'un bracelet antistatique ou contact fréquent avec un objet mis à la terre).

Circuits utilisant TTL La technologie nécessite une tension d'alimentation régulée de 5 volts et ne tolérera aucun écart substantiel par rapport à ce niveau de tension. Tous les circuits TTL de ce chapitre seront correctement étiquetés comme tels, et on s'attendra à ce que vous réalisiez ses exigences uniques en matière d'alimentation.

Lors de la construction de circuits numériques utilisant des « puces » de circuits intégrés, il est fortement recommandé d'utiliser une maquette avec des connexions « rail » d'alimentation sur toute la longueur.

Ce sont des ensembles de trous dans la planche à pain qui sont électriquement communs sur toute la longueur de la planche. Connectez l'un à la borne positive d'une batterie et l'autre à la borne négative, et l'alimentation CC sera disponible dans n'importe quelle zone de la planche à pain via une connexion via des câbles de raccordement courts :

Avec un si grand nombre de ces circuits intégrés ayant des bornes « réinitialiser », « activer » et « désactiver » qui doivent être maintenus dans un état « élevé » ou « bas », sans parler du V_DD (ou V_CC ) et les bornes d'alimentation à la terre qui nécessitent une connexion à l'alimentation, avoir les deux bornes de l'alimentation facilement disponibles pour une connexion à n'importe quel point le long de la longueur de la carte est très utile.

La plupart des maquettes que j'ai vues ont ces trous de "rail" d'alimentation, mais certains n'en ont pas. Jusqu'à présent, j'ai illustré des circuits à l'aide d'une maquette dépourvue de cette fonctionnalité, juste pour montrer comment ce n'est pas absolument nécessaire.

Cependant, les circuits numériques semblent nécessiter plus de connexions à l'alimentation que les autres types de circuits de maquette, faisant de cette fonctionnalité plus qu'une simple commodité.