Λύσεις Κεφαλαίου 7 – Ολοκληρωμένα Κυκλώματα – ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Α΄ ΕΠΑΛ

Ενδεικτικές απαντήσεις στις ερωτήσεις/ασκήσεις του σχολικού βιβλίου.

Άσκηση 1

Εκφώνηση. Τι εννοούμε με τον όρο μικροηλεκτρονική;

Σκέψη. Ζητείται ο ορισμός της μικροηλεκτρονικής.

Λύση.

• Τρίτη εποχή της ηλεκτρονικής.

Ενδεικτική απάντηση. Μικροηλεκτρονική είναι η τεχνολογία (τρίτη εποχή της ηλεκτρονικής, από το 1959) κατά την οποία αρκετές χιλιάδες στοιχεία που αποτελούν πλήρη κυκλώματα τοποθετούνται πάνω σε ένα πολύ μικρό πλακίδιο (chip) ημιαγωγού υλικού, διαστάσεων λίγων τετραγωνικών χιλιοστών.

Πρόσεξε:

• Το προϊόν της μικροηλεκτρονικής είναι το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC).

Άσκηση 2

Εκφώνηση. Ποια είναι τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν τα IC σε σύγκριση με τα κυκλώματα διακριτής μορφής;

Σκέψη. Ζητούνται τα πλεονεκτήματα των IC έναντι διακριτών κυκλωμάτων.

Λύση.

• Λιγότερα εξαρτήματα → πολλά οφέλη.

Ενδεικτική απάντηση. Τα IC περιορίζουν τον αριθμό των εξαρτημάτων στην πλακέτα, οπότε τα κυκλώματα γίνονται πιο αξιόπιστα. Λειτουργούν με μικρότερη τάση και ρεύμα (μικρότερη κατανάλωση ισχύος), έχουν μικρότερο κόστος παραγωγής, απαιτούν λιγότερες ρυθμίσεις (που γίνονται στη βιομηχανία) και προσφέρουν καλύτερη λειτουργία και μεγαλύτερη απόδοση.

Πρόσεξε:

• Τα IC δεν καταργούν τα τυπωμένα κυκλώματα — μειώνουν τα εξαρτήματα πάνω τους.

Άσκηση 3

Εκφώνηση. Ποιες είναι οι διάφορες κλίμακες ολοκληρώσεως κυκλωμάτων και ποια τα χαρακτηριστικά τους;

Σκέψη. Ζητούνται οι κλίμακες ολοκλήρωσης και τα χαρακτηριστικά τους.

Λύση.

• Ολοένα περισσότερα στοιχεία ανά chip.

Ενδεικτική απάντηση. Οι κλίμακες, με αυξανόμενο αριθμό στοιχείων ανά chip, είναι: SSI (Small Scale, λιγότερα από ~10 στοιχεία), MSI (Medium, 10–100), LSI (Large, 100–1000), VLSI (Very Large, περισσότερα από 1000) και ULSI (Ultra Large, πολύ μεγάλη πυκνότητα). Το κύριο χαρακτηριστικό κάθε κλίμακας είναι το πλήθος των στοιχείων που χωρούν στο πλακίδιο.

Πρόσεξε:

• Το βιβλίο δίνει και μια εναλλακτική (μετατοπισμένη) κλίμακα στην περίληψη (SSI<100, MSI 100-1000, LSI 1000-10000, VLSI>10000). Το ουσιώδες είναι η αύξουσα σειρά SSI→MSI→LSI→VLSI→ULSI.

Άσκηση 4

Εκφώνηση. Ποιες οι κατηγορίες των IC ανάλογα με τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούν;

Σκέψη. Ζητούνται οι κατηγορίες IC ανάλογα με τα εξαρτήματα.

Λύση.

• Διάφορες λογικές τεχνολογίες.

Ενδεικτική απάντηση. Ανάλογα με την τεχνολογία των εξαρτημάτων τους, τα IC διακρίνονται σε: RTL (Resistor-Transistor Logic), DTL (Diode-Transistor Logic), TTL (Transistor-Transistor Logic) και ECL (Emitter-Coupled Logic).

Πρόσεξε:

• Η TTL είναι από τις πιο διαδεδομένες οικογένειες ψηφιακών IC.

Άσκηση 5

Εκφώνηση. Ποια τα κυριότερα χαρακτηριστικά των IC;

Σκέψη. Ζητούνται τα κυριότερα χαρακτηριστικά των IC.

Λύση.

• Ηλεκτρικά και θερμικά μεγέθη.

Ενδεικτική απάντηση. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά είναι: η τάση τροφοδοσίας, η συχνότητα λειτουργίας, η τάση και το ρεύμα εισόδου και εξόδου, η σύνθετη αντίσταση εισόδου και εξόδου, το επίπεδο θορύβου, η θερμοκρασία λειτουργίας και επαφής, και η καθυστέρηση μεταφοράς του παλμού.

Πρόσεξε:

• Τα χαρακτηριστικά αυτά δίνονται στα data sheets του κατασκευαστή.

Άσκηση 6

Εκφώνηση. Ποιες οι κατηγορίες των IC ανάλογα με τον τύπο επεξεργασίας των σημάτων τους;

Σκέψη. Ζητούνται οι κατηγορίες IC ανάλογα με τον τύπο επεξεργασίας σημάτων.

Λύση.

• Δύο κατηγορίες: αναλογικά/ψηφιακά.

Ενδεικτική απάντηση. Ανάλογα με τον τύπο επεξεργασίας των σημάτων, τα IC διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: αναλογικά (ή γραμμικά), που επεξεργάζονται συνεχώς μεταβαλλόμενα σήματα (π.χ. ενισχυτές), και ψηφιακά, που λειτουργούν με λογική διακόπτη (δύο καταστάσεις: ON/OFF, υψηλή/χαμηλή στάθμη).

Πρόσεξε:

• Τα ψηφιακά IC δομούνται από πύλες (λογικά υποκυκλώματα).