10. 집적회로

■ CMOS

- 전계효과 트랜지스터 = FET (필드 이펙터 트랜지스터)

 

■논리패밀리
- 디지털 논리회로의 세 가지 패밀리는 

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor), 

바이폴라(TTL: Transistor-Transistor Logic), 

BiCMOS임
- 논리기능을 구현하기 위해 내부적으로 사용되는 회로 구성부품의 형태에 따라 구분

 

■논리IC의 전기적 특성
- TTL계열은 NAND, ECL계열은 NOR, CMOS는 인버터(inverter)게이트들에 사용되며, 전파지연시간, 전력소모, 잡음여유도, 팬-아웃으로 특성을 평가함

 

■CMOS 종류

공급전압 : 해당 전압에서 작동할 수 있다.

 

■ 바이폴라

TTL (트랜지스터 트랜지스터 로직) 로 구현

쇼트키 : 다이오드

싸다.

 

■ BiCMOS

TTL+CMOS가 혼합

비싸다

 

■ 특징 비교

 

■논리레벨전압 :

- low, high를 인식하는 전압   

- VDD는 공급전압을 말함. 즉 CMOS는 공급전압의 1/3, 2/3에서 인식을 시작해서, 공급전압까지 라는 말이다.

 

■ fan out

- 다음 단에 연결할 수 있는 게이트를 몇개까지 연결할 수 능력에 대한 것

 

■ 소비전력 : TTL이 많고, CMOS가 적다. 

 

■ 최대 동작 주파수 : 딜레이에 관한 것. TTL이 동작주파수가 높고, CMOS는 동작 주파수가 낮다.

 

 

■ 문턱전압 : IC가 동작할 수 있는 최소 전압 

 

■ 제조회사 : 만든회사

■ 패키지 외형 : 겉이 플라스틱이냐? 세라믹이냐? 아니면 플랫 패키지 형태인가?

■ 여기서 중요한건 74F ■ ■ 이다. 즉 시리즈명, 회로타입, 그리고 마지막 넘버링이다.

이 넘버링에 따라서 AND게이트32 / OR게이트08 / NOT게이트04 / 익스클루시브86 

 

 

■

■ DIP : 구멍에 꽂아 납땜한 방식.

■ SOIC : 핀을 납떔 자리에 두고 납땜으로 붙이는 방식이라 생각하자.

 

■ 04  : NOT게이트 6개

■ 08 :  AND게이트 4개

■ 32 : OR게이트 4개

■ 86 : XOR게이트 4개

 

■ Vcc : VCC는 전원이다.

■ GND : Ground이다.

 

 

■ 꽂아서!

 

■ 표면에 올려놓고 그대로 납땜

■ IC칩 내에 논리게이트를 얼마나 집어넣었는가에 따라서 구분함

■ ULSI : 마이크로프로세서 = CPU를 말함

 

 

 

■ 전파지연시간 : 전류 신호가 게이트로 들어가서(입력)  >> 나오기까지(출력) 걸리는 시간.

■ 전파지연시간은 t PLH와 t PHL을 합한 것이다.

■ t PLH : 로우에서 하이

■ t PHL : 하이에서 로우

 

 

 

■ 지연시간 계산은 합하면 된다.

 

■ 주파수는 어떻게 구해?

T시간  = 주파수 = 1/T 이다.  즉, 1/T를 하면 주파수가 구해진다.

 

■ 결론 : A가 주파수가 더 높다. 그리고 지연시간이 적다! 

 

 

■ 전력소모 계산?

P = V * I 

■ 예제1

P = V * I  = 5 * 4 = 20m[W]

 

■ 예제2

5 * ((1+2.5)/2) = 8.75m[W]

 

■ 허용되지 않음 : 이 부분에서는 low, high인식을 못함. 

 

■ 출력이 허용되지 않는 범위가 더 넓다. 왜냐하면 다음 단에 입력이 들어갔는데, 허용범위가 적으면 전압이 다음 단에서 허용되지 않는 범위로 들어갈 수 있으므로.

 

■ 한마디로 잡음여유도가 높다.

 

■ 잡음여유도가 적다. 

■ IH : 입력 + high로 인식하는 

■ OH : 출력 + high로 인식하는   (low 인식은 L이다.)

■ min :  최소값 / max : 최대값

 

■ 잡음여유도 

 

 

하이레벨에서 20개 출력단을 붙일 수 있다.

로우레벨에서 20개 출력단을 붙일 수 있다. 

 

 

 

■학습정리

1. TTL과 CMOS 특성비교

2. 회로 집적도에 따른 IC분류

3. 논리IC의 전기적 특성

• TTL계열은 NAND, ECL계열은 NOR, CMOS는 인버터(inverter)게이트들에 사용되며, 다음과 같은 4가지 특성에 따라 평가됨
• 전파지연시간: 신호가 입력되고 출력될 때까지의 시간을 말하고, 게이트의 동작속도를 나타냄
• 전력소모: 게이트가 동작할 때 소모되는 전력량
• 잡음여유도: 디지털회로에서 데이터의 값에 변경을 주지 않는 범위 내에서 최대로 허용된 잡음마진
• 팬-아웃: 한 게이트의 출력으로부터 다른 여러 개의 입력으로 공급되는 전류를 말하며, 정상적인 동작으로 한 출력이 최대 몇 개의 입력으로 연결되는가를 나타냄