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數字積體電路,也就是我們常說的數字晶片,是一種將元器件和連線集成於同一半導體晶片上而製成的數字邏輯電路或系統。數字積體電路是基於數字邏輯(布林代數)設計和執行的,用於處理數字訊號。
數字晶片如何分類
1、根據數字積體電路中包含的閘電路或元器件數量,可將數字晶片分為小規模整合(SSI)電路、中規模整合MSI電路、大規模整合(LSI)電路、超大規模整合VLSI電路和特大規模整合(ULSI)電路。
小規模積體電路包含的閘電路在10個以內,或元器件數不超過10個;中規模積體電路包含的閘電路在10~100個之間,或元器件數在100~1000個之間;大規模積體電路包含的閘電路在100個以上,或元器件數在1,000~10, 000個之間;超大規模積體電路包含的閘電路在1萬個以上,或元器件數在100,000~1,000,000之間;特大規模積體電路的閘電路在10萬個以上,或元器件數在1,000,000~10,000,000之間。隨著微電子工藝的進步,積體電路的規模越來越大,簡單地以整合元件數目來劃分型別已經沒有多大的意義了,目前暫時以“巨大規模積體電路”來統稱整合規模超過1億個元器件的積體電路。
2、根據邏輯電路的不同特點,數位電路可以分為:時序邏輯和組合邏輯。
時序邏輯
時序邏輯是Verilog HDL 設計中另一類重要應用,其特點為任意時刻的輸出不僅取決於該時刻的輸入,而且還和電路原來的狀態有關。電路里面有儲存元件(各類觸發器,在FPGA 晶片結構中只有D 觸發器)用於記憶資訊,從電路行為上講,不管輸入如何變化,僅當時鐘的沿(上升沿或下降沿)到達時,才有可能使輸出發生變化。
與組合邏輯不同的是:
(1)時序邏輯中推薦使用非阻塞賦值“<=”。
(2)在描述時序電路的always塊中的reg型訊號都會被綜合成暫存器,這是和組合邏輯電路所不同的。
(3)時序邏輯的敏感訊號列表只需要加入所用的時鐘觸發沿即可,其餘所有的輸入和條件判斷訊號都不用加入,這是因為時序邏輯是透過時鐘訊號的跳變沿來控制的。
組合邏輯
組合邏輯的特點是任意時刻的輸出僅僅取決於該時刻的輸入,與電路原本的狀態無關,邏輯中不牽涉跳變沿訊號的處理,組合邏輯的verilog描述方式有兩種:
(1):assign描述的賦值語句。
訊號只能被定義為wire型。
(2):always @(電平敏感訊號列表)
always模組的敏感列表為所有判斷條件訊號和輸入訊號,但一定要注意敏感列表的完整性。在always 模組中可以使用if、case 和for 等各種RTL 關鍵字結構。由於賦值語句有阻塞賦值和非阻塞賦值兩類,建議讀者使用阻塞賦值語句“=”。always 模組中的訊號必須定義為reg 型,不過最終的實現結果中並沒有暫存器。這是由於在組合邏輯電路描述中,將訊號定義為reg型,只是為了滿足語法要求。
3、數字積體電路產品的種類很多,若按電路結構來分,可分成TTL和MOS 兩大系列。
CMOS 數字積體電路與TTL 數字積體電路相比,有許多優點,如工作電源電壓範圍寬,靜態功耗低,抗干擾能力強,輸入阻抗高,成本低,等等。因而, CMOS 數字積體電路得到了廣泛的應用。
TTL 數字積體電路是利用電子和空穴兩種載流子導電的,所以又叫做雙極性電路。MOS 數字積體電路是隻用一種載流子導電的電路,其中用電子導電的稱為NMOS 電路;用空穴導電的稱為PMOS 電路:如果是用NMOS 及PMOS 複合起來組成的電路,則稱為CMOS 電路。
數字積體電路品種繁多,包括各種閘電路、觸發器、計數器、編譯碼器、儲存器等數百種器件。數字積體電路產品的系列見下表 。
國家標準型號的規定,是完全參照世界上通行的型號制定的。國家標準型號中的第一個字母"C" 代表中國;第二個字母"T" 代表TTL , "C" 代表CMOS。CT 就是中國的TTL數字積體電路, CC 就是中國的CMOS 數字積體電路。其後的部分與國際通用型號完全一致。
數字晶片電路的組成
數位電路由組合邏輯+暫存器(觸發器)組成。
組合邏輯就是由基本門組成的函式,其輸出只會跟當前的輸入有關,組合邏輯只完成邏輯運算;而時序電路除了包含基本門之外,還包含儲存元件用例儲存過去的資訊,時序電路的穩態輸出不僅取決於當前的輸入,還與過去的輸入所形成狀態有關。第二個圖就是時序電路,在完成邏輯運算的同時,還可以把處理結果暫存起來,用以下一次的運算。
數字晶片和模擬晶片
數字晶片基本都是由N多個相同的單元電路由一個控制電路或多個控制電路等單元構成。基本上一樣的單元的重複。而模擬晶片電路是各個不同的單元構成。(二者相比而言)重複的單元電路很少。
數字晶片和模擬晶片,二者在基礎單元上也有些區別的,基本上數字晶片是CMOS結構,模擬晶片是N個(一個或多個)PN接面構組成。二種結構的靜態電流相差很遠,CMOS結構靜態電流比PN接面構的要少很多。但PN接面構比CMOS結構的動態範圍要大很多的。
內部電路的構成決定了功能。數字晶片只能處理數字訊號。同樣模擬晶片也只能處理模擬訊號。二者是不能互換使用的。當然,現在的很多模擬晶片中,是有數位電路的,一般是在輸入輸出的電路上是模擬訊號的數字化處理。換成數字訊號後,由內部的數位電路處理。最後再換成模擬訊號輸出。
所以,綜上所說,從功能來區分要來的準確。
數字積體電路晶片設計
數字積體電路設計流程大概有下面這些步驟:系統總體規劃、模組設計、頂層模組整合、頂層功能模組驗證、邏輯綜合、形式驗證、靜態時序分析、可測性設計插入、晶片版圖物理規劃、功耗分析、單元佈局與最佳化、時鐘樹綜合、佈線、訊號完整性分析、寄生引數提取、後模擬、工程更改命令、物理驗證。
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3 # wannyhu
數字積體電路,也就是我們常說的數字晶片,是一種將元器件和連線集成於同一半導體晶片上而製成的數字邏輯電路或系統。數字積體電路是基於數字邏輯(布林代數)設計和執行的,用於處理數字訊號。
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4 # 使用者3063596693726
、根據數字積體電路中包含的閘電路或元器件數量,可將數字晶片分為小規模整合(SSI)電路、中規模整合MSI電路、大規模整合(LSI)電路、超大規模整合VLSI電路和特大規模整合(ULSI)電路。
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5 # 迎風漂雪
數字晶片又叫 積體電路,又稱為IC,按其功能的不同,可以分為模擬積體電路、數字積體電路和介面電路(包括數/模轉換積體電路)三大 類。 為了說明數字積體電路,先要解釋什麼是數字技術。數字技術(Digital Technology),是一項與電子計算機相伴相生的科學技..
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筒單地說:
數位電路晶片的功能是邏輯運算,比如各種閘電路;
類比電路晶片的功能是將輸入訊號不失真地放大,比如功放機內的模組;