Entegreler
Entegre bir çok devre elamanının ve sistemin bir araya geitrilerek bir bütün oluşturmıasından meydana gelmiştir.
Entegreler; elektronik devrelerde kullanılan transistör, direnç, kondansatör
ve diyot gibi devre elemanlan içeren ve yonga adı verilen yan iletken bir kristaldir. Bu elemanlar yonga içerisinde birbirlerine bağlanarak bir devre oluştururlar. Oluşan bu devrenin uygun yerlerinden dışarıya bacaklar (pinler) çıkanlır.
Bir bakıma şöyle diyebiliriz; siz bir devre tasarlarsınız, klasik devre elemanları ile (direnç transistör ,diyot,kondasatör ve diğer elemanlar) bu devreyi amaca uygun çalışır hale getirirsiniz. elinizde bir devre plaketi vardır ve bu devre mesela 25 tane elemandan oluşmaktadır. tüm bunların yaprığı işi yapacak tek bir eleman oluşturursanız ve bunu paketlerseniz bunun adı entegre olur...
Daha sonra yonga metal veya plastik bir kılıflakaplanarak dış etkenlerden korunur. Böylece bir entegre devre elde edilmiş olur. Elde edilen bu entegrenin, boyutları ve aynı ölçüde de maliyeti oldukçaazalmıştır. Günümüz teknolojisiningelişmesinde entegre devrelerin çok önemli bir yeri vardır. Entegrelerin maliyetlerinin ve boyutlarının her geçen gün küçülmesi, çalışmalıızlarının çok yüksek olması endüstrideki kullanım alanını da o kadar büyütmektedir.
Entegreler, kısaca Integrated Circuit kelimelerinin baş harfleri olan lC harfleriyle simgelenirler. IC ler genellikle standart paketlere sahip olup, dışarıya çıkanlan bacak sayılan 8 ile 200 arasında değişmektedir. Tüm entegre(IC) paketlerinin üzerinde nümerik kodlar vardır. Bu kodlar sayesinde entegrenin tipini ve içerisinde bulundurduğu devrenin özelliklerini öğrenebiliriz.
Entegre devreler genel olarak iki kategoride toplanır.
Bunlar; Lojik (mantık) entegreler ve doğrusal (lineer) entegrelerdir:
Lineer entegreler ( örneğin opamplar ) genellikle gerilimyükseltme, 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 nedeniyle elektronik
endüstrisinde çok geniş kullanmaalanları olduğunu söylemiştik. Bu devrelerden
bazıları şunlardır;
Güç yükselteçleri, sayıcılar, aritmetik üniteler, gerilim düzenleyiciler, radyo
ve TV devreleri, işlemsel yükselteçler...vb. gibi birçok elektronik devrede
kullanılır.
Entegreler yapılarına göre de sınıflandırılır. Dış kılıflarına göre metal,
plastik ve seramik olmak üzere üç guruba ayrılır. Ancak seramik gövdeli entegreler
kırılgan ve pahalı olmaları nedeniyle günümüzde kullanılmazlar.
Entegreler bozuldukları zaman genellikle tamirleri yoluna gidilmez. Bozulan
entegre atılarak yerine yenisi monte edilir. Bu tip işlemlerin daha pratik
yapılabilmesi için standart soketler üretilmiştir. Bazı devrelerde entegreler,
soketlerin üzerlerine monte edilir. Böylece entegrenin sökülmesi veya montajı çok daha pratik olur
Entegreler içerisinde kapasite oluşturmak ekonomik değildir. Çünkü bu devre
elemanı entegre içerisinde fazla yer kaplar ve entegre boyutunun büyümesine
sebeb olur.
Lojik entegreler bünyelerinde bulundurdukları kapı 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) : Bünyesinde 10000 den fazla lojik kapı bulundururlar.
Örneğin, 16-32 bitlik mikroişlemciler, hafıza devreleri, bilgisayar devreleri.
Günümüzde bünyesinde 200 bin den fazla lojik kapı bulunduran entegre yongaları
yapılabilmektedir. Her lojik kapının içerisinde en az 2 adet transistör bulunur.
Bu durumda bir lojik entegre içerisinde yüzbinlerce transistör oluşturulabileceğini
söyleyebiliriz. ÖrneğinPentiummikroişlemcisi bünyesinde 5,5 milyonadettransistör
bulundurur.
Aşağıda çeşitli tiplerdeki entegrelerin resimleri görülmektedir.
Her bir entegredeki temel devre NAND veya NOR kapısıdır. Lojik entegre adını
kapı devrelerinin yapımında kullanılan elektronikma1zemeden alır. Günümüzde
kullanılan bazı entegre tipleri şunlardır ;
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
Yukarıda saydığımz entegrelerin (lojik ailesi) karakteristik özellikleri (parametreleri)
birbirinden çok farklıdır. Kuracağımız sistemin özelliklerine göre entegreyi
seçeriz. Bunun için de entegrelerin parametrelerini 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 hızını nano saniye cinsinden gösterir. Bir mantık
kapısı kendi girişinde meydana gelen değişikliğe anında cevap vermez yani bir
zaman gecikmesi olur. Bu gecikmeye yayılma gecikmesi denir. TTL için 5nsn dir.
PLC,bilgisayar v.b. yerlerde yayılım hızı maksimum olan devreler tercih edilir.
- Güç harcaması (Power dissipation): Devrenin harcadığı güç miktannı gösterir.
Harcanan güç mili watt cinsinden olur. Devrenin ça1ışma hızıyla doğru orantılı
olarak değişir. (Pilli devrelerde minumum güç harcayan IC 'ler tercih edilir.)
- Çıkış kapasitesi (Fon out): Devrenin çıkışına bağlanacak maksimum yük miktannı
belirler. Çıkış kapasitesinin değeri lojik kapının çıkışına bağlanacak kapı
adedini belirler.
- Gürültü miktan (Noise immunity): Gürültümiktarı devrenin çıkışındaki bilgilerin
hata oranını belirler. Yani çıkışta 1 değerli sinyal O değerli sinyal gibi
veya bunun tersi gibi görünmesi durumu. Gürültü miktarı (milivolt cinsinden)
ne kadar az olursa çıkış bilgileride o kadar hatasız olur. Kapınıngürültüyü
bastırabilme 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 "0" olmalı.
|
