Lojİk Entegreler
Entegre devreler bir çok sistemin bir araya gelerek bir bütün oluştumıasından meydana gelmiştir.
nload="NcodeImageResizer.createOn(this);" border="0"> Entegreler; elektronik devrelerde kullanılan transistör, direnç,kondansatör ve diyot gibi devre elemanlan içeren ve yonga adı verilenyan iletken bir kristaldir. Bu elemanlar yonga içerisinde birbirlerinebağlanarak bir devre oluştururlar. Oluşan bu devrenin uygun yerlerindendışarıya bacaklar (pinler) çıkanlır. Daha sonra yonga metal veyaplastik bir kılıflakaplanarak dış etkenlerden korunur. Böylece birentegre devre elde edilmiş olur.
Elde edilen bu entegrenin, boyutları ve aynı ölçüde de maliyetioldukçaazalmıştır. Günümüz teknolojisiningelişmesinde entegredevrelerin çok önemli bir yeri vardır. Entegrelerin maliyetlerinin veboyutlarının her geçen gün küçülmesi, çalışmalıızlarının çok yüksekolması endüstrideki kullanım alanını da o kadar büyütmektedir.
Entegreler, kısaca Integrated Circuit kelimelerinin baş harfleri olan lCharfleriyle simgelenirler. IC ler genellikle standart paketlere sahipolup, dışarıya çıkanlan bacak sayılan 8 ile 200 arasında değişmektedir.Tüm entegre(IC) paketlerinin üzerinde nümerik kodlar vardır. Bu kodlarsayesinde entegrenin tipini ve içerisinde bulundurduğu devreninözelliklerini öğrenebiliriz. Entegre devreler genel olarak ikikategoride toplanır.
Bunlar; Lojik (mantık) entegreler ve doğrusal (lineer) entegrelerdir:
Lineer entegreler ( örneğin opamplar ) genellikle gerilim yükseltme, doğrultma… vb gibi işlemlerde kullanılır.
Lojik entegreler(sayısal entegreler) ise kapı devrelerinden oluşmuşlardır.
Günümüzde sayısal (1-0) devrelerde lojik entegreler kullanılmaktadır.Entegrelerin düşük maliyet ve çok az yer kaplamaları nedeniyleelektronik endüstrisinde çok geniş kullanmaalanları olduğunusöylemiştik. Bu devrelerden bazıları şunlardır; Güç yükselteçleri,sayıcılar, aritmetik üniteler, gerilim düzenleyiciler, radyo ve TVdevreleri, işlemsel yükselteçler…vb. gibi birçok elektronik devredekullanılır. Entegreler yapılarına göre de sınıflandırılır. Dışkılıflarına göre metal, plastik ve seramik olmak üzere üç gurubaayrılır. Ancak seramik gövdeli entegreler kırılgan ve pahalı olmalarınedeniyle günümüzde kullanılmazlar.
Entegreler bozuldukları zaman genellikle tamirleri yolunagidilmez. Bozulan entegre atılarak yerine yenisi monte edilir. Bu tipişlemlerin daha pratik yapılabilmesi için standart soketlerüretilmiştir. Bazı devrelerde entegreler, soketlerin üzerlerine monteedilir. Böylece entegrenin sökülmesi veya montaj ı çok daha pratik olurEntegreler içerisinde kapasite oluşturmak ekonomik değildir. Çünkü budevre elemanı entegre içerisinde fazla yer kaplar ve entegre boyutununbüyümesine sebeb olur. Lojik entegreler bünyelerinde bulundurduklarıkapı sayısına göre de sınıflandırılırlar.
Bunlar ;
SSI (Küçük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 1 ile 20 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin, 7400 modeli entegre içerisinde 4 adet nand kapısı bulunduru"
MSI ( Orta Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 20 ile 100 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin, flip-floplar, sayıcılar.
LSI (Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 100 ile 10000 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin 4 ve 8 bidik mikroişlemciler.
VLSI ( Çok Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde10000 den fazla lojik kapı bulundururlar. Örneğin, 16-32 bitlikmikroişlemciler, hafıza devreleri, bilgisayar devreleri.
Günümüzde bünyesinde 200 bin den fazla lojik kapı bulunduranentegre yongaları yapılabilmektedir. Her lojik kapının içerisinde en az2 adet transistör bulunur. Bu durumda bir lojik entegre içerisindeyüzbinlerce transistör oluşturulabileceğini söyleyebiliriz.ÖrneğinPentiummikroişlemcisi bünyesinde 5,5 milyonadettransistörbulundurur.
Aşağıda çeşitli tiplerdeki entegrelerin resimleri görülmektedir.
nload="NcodeImageResizer.createOn(this);" border="0">
nload="NcodeImageResizer.createOn(this);" border="0">
Her bir entegredeki temel devre NAND veya NOR kapısıdır. Lojikentegre adını kapı devrelerinin yapımında kullanılanelektronikma1zemeden alır. Günümüzde kullanılan bazı entegre tiplerişunlardır ;
- RTL – (Resistör – Transistör Lojik) Direnç- Transistör mantığı
- DTL – Diod Transistör mantığı
- RTL -( High – Threshold Lojik) Yüksek seviye mantığı
- TIL -Transistör – Transistör mantığı
- ECL – Emiter – Kuplaj mantığı
- DCTL – Direkt – Kuplaj Transistör mantığı
- MOS – Metal- Oksit yarı iletken mantığı
- CMOS – Tümler – Metal yarı İletken
Yukarıdasaydığımz entegrelerin (lojik ailesi) karakteristik özellikleri(parametreleri) birbirinden çok farklıdır. Kuracağımız sisteminözelliklerine göre entegreyi seçeriz. Bunun için de entegrelerinparametrelerini bilmemiz gerekir. Şimdi bu parametreleri inceleyelim ;
- Besleme voltajı (power supply voltage): Entegrenin besleme gerilimini belirler. Bazı entegrelerde besleme voltajının toleransı da belirtilebilir.
- Yayılırn gecikmesi (propagation delay):Bir lojik devrenin girişine verilen bilgiye göre çıkışın değişim hızınınano saniye cinsinden gösterir. Bir mantık kapısı kendi girişindemeydana gelen değişikliğe anında cevap vermez yani bir zaman gecikmesiolur. Bu gecikmeye yayılma gecikmesi denir. TTL için 5nsn dir.PLC,bilgisayar v.b. yerlerde yayılım hızı maksimum olan devreler tercihedilir.
- Güç harcaması (Power dissipation): Devreninharcadığı güç miktannı gösterir. Harcanan güç mili watt cinsinden olur.Devrenin ça1ışma hızıyla doğru orantılı olarak değişir. (Pillidevrelerde minumum güç harcayan IC ‘ler tercih edilir.)
- Çıkış kapasitesi (Fan out):Devrenin çıkışına bağlanacak maksimum yük miktannı belirler. Çıkışkapasitesinin değeri lojik kapının &
ccedil;ıkışına bağlanacak kapı adedinibelirler.
- Gürültü miktan (Noise immunity):Gürültümiktarı devrenin çıkışındaki bilgilerin hata oranını belirler.Yani çıkışta 1 değerli sinyal O değerli sinyal gibi veya bunun tersigibi görünmesi durumu. Gürültü miktarı (milivolt cinsinden) ne kadar azolursa çıkış bilgileride o kadar hatasız olur. Kapınıngürültüyübastırabilme kabiliyetine, o kapının gürültü başlığı denir.
- Pals frekansı (Clock frequency): Digital devrenin girişine uygulanacak tetiklerne palsinin MHz cinsinden :frekansını belirler.
İncelediğimiz parametrelere göre ideal bir entegrenin özelliklerini şu şekilde sayabiliriz :
- Hızlı çalışmalı
- Güç harcaması minimum olmalı
- Ekonomik olmalı.
- Isı değişmelerinden etkilenmemeli
- İyi gürültü başlığı olmalı
- Hata miktarı "O" olmalı.