Technologie des circuits intégrés

Technologie des circuits intégrés
1. Classification
SSI : Single Scale of Integration
Intégration à petite échelle
Le nombre de porte est inférieur à 10
MSI : Middle Scale of Integration
Intégration à moyenne échelle
Le nombre de porte est comprit entre 10 et 100
LSI : Large Scale of Integration
Intégration à grande échelle
Le nombre de porte est compris entre 100 et 1000
VLSI : Very Large of Integration
Intégration à grande échelle
Le nombre de porte est supérieur à 1000 voir plus de 1000000 pour les circuits mémoires
2. Les familles logiques
TTL : Transistor Transistor Logic
Logique tout transistor, en entrée comme en sortie
Elle utilise des transistors bipolaires NPN et PNP
ECL : Emiter Coupled Logic
Logique a couplage d’émetteur
Cette logique est non saturé est utilise également les transistors bipolaires
CMOS : Complementary MOS
Logique utilisant des transistors NMOS et PMOS
On note de se fait qu’il n’y a aucun courant d’entrée
3. La famille TTL
Série N : Normal 74xx 10mW 10ns
7400 : 4 portes NAND à deux entrées
Série L : Low Power 74Lxx 2mW 15ns
Basse puissance
Série S : Schottky 74Sxx 20mW 3ns
Utilise des diodes Schottky, beaucoup plus rapide et consomme plus
Série LS : Low Power Schottky 74LSxx 2mW 10ns
Série ALS : Advenced Low Power Schottky 74ALSxx 1.2mW 4ns
Série AS : Advenced Shottky 74ASxx 8.5mW 1.5ms

Série F : Fairchild Advenced Schottky TTL 74Fxx 5.5mW 3ns
Facteur de mérite : F = P x tpd
P : puissance par porte
Tpd : temps de propagation
4. Les familles ECL
ECL10K 10101 Porte Ou et Non Ou
A chaque fois on a les sorties complémentées
ECL10KH High Speed 10H101
MECL III Motorola ECL 3 générations
ECL100K – 100136 compteur binaire 4 bits
5. Famille CMOS
La technologie CMOS ne consomme rien, sauf lors d’un changement d’état, la puissance varie en
fonction de la vitesse de commutation
Ne Jamais Laisser Une ENTREE en L’AIR, même si elle N’EST PAS UTILISER
Les premiers processeurs sont en CMOS
Série normale : 40xx
Série HCMOS : High Speed : Technologie CMOS plus rapide
Série 74HC : 74HC xx
Circuit qui remplace la technologie TTL 74LS
Série 74HCT : 74HCT
Technologie CMOS compatible avec la TTL
Série 74AHC : Advenced High Speed CMOS
6. Caractéristique électrique
a. Tension d’alimentation
En TTL : Vcc : Voltage Commun Collecteur
5v +/- 5%
Série Militaire : 54xx : Vcc
5v +/- 10%
En CMOS : Vdd : Voltage Commun Drain
CMOS 40xx : Vdd de 3v à 15v
HCMOS : Vdd de 2v à 6v
HCT : Vdd 5v +/- 10%

En ECL : Vee : Voltage Commun Emetteur
-5.2v
b. Découplage des alimentations
Il est nécessaire d’ajouter un condensateur de découplage de type plastique de 100nF, à placer
au plus près des circuits intégré.
A partir d’une dizaine de circuit intégré il faut découpler la carte avec un condensateur de type
électrolytique d’environ 10µF
c. Tension d’entrée et de sortie aux niveaux haut et bas
Entrée Niveau Bas : V
ILmax
: Voltage Imput Low Logic Level (Valeur maximale)
CMOS : 30% de VDD
TTL : 0.8v
Entrée Niveau Haut : V
IHmin
: Voltage Imput High Logic Level (Valeur minimale)
CMOS : 70%VDD
TTL : 2v
Sortie Niveau Bas : V
OLmax
: Voltage Output Low Logic Level
CMOS : ε = 100mV
TTL : 0.4v
Sortie Niveau Haut : V
OHmin
: Voltage Output High Logic Level
CMOS : VDD – ε
TTL : 2.4v
L’immunité au bruit ces la différence entre la tension délivré par une sortie et la tension nécessaire
au bon fonctionnement d’une entrée.
En TTL : La marge de bruit est pour un niveau logique haut
VOH
MIN
– VIH
MIN
= 2.4 - 0.4 = 2v
La marge de bruit est pour un niveau logique bas
VIL
MAX
– VOL
MAX
= 0.8 – 0.4 = 0.4v
En CMOS : La marge de bruit pour un niveau logique haut
VOH
MIN
– VIH
MIN
= (V
DD
– ε) – (70% V
DD
) = 1.5v
La marge de bruit pour un niveau logique bas
VIL
MAX
– VOL
MAX
= (30% V
DD
) – ε = 1.5v
On constate que c’est la CMOS qui présente la meilleure immunité au bruit

d. Courant d’entrée et de sortie au niveau haut et bas
-1.6mA : lire moins de 1.6mA
Entrée Niveau Bas : I
IL
: Courant d’entrée au niveau logique bas (Valeur maximale)
CMOS : 0
TTL : -1.6mA
TTL LS : -0.4mA
Entrée Niveau Haut : I
IH
: Courant d’entrée au niveau logique haut (Valeur minimale)
CMOS : 0
TTL : 40µA
TTL LS : 20µA
Sortie Niveau Bas : I
OL
: Courant de sortie au niveau logique bas (Valeur maximale)
CMOS : Varie en fonction de VDD : VDD = 5v alors 400µA
TTL : 16mA
TTL LS : 8mA
Sortie Niveau Haut : I
OH
: Courant de sortie au niveau logique haut (Valeur minimale)
CMOS : 400µA pour VDD = 5v
TTL : 400µA
TTL LS : 400µA
e. Tableau de valeur

Famille CMOS 74 STD 74 LS 74 HC 74 HCT 74 AHC 74 AS 74 ALS 74 LV
Alimentation v
3v à
15v
5v 5v 2v à 6v 5v 2v à 6v 5v 5v 1 à 3,6v
5% 5% 10% 10% 10%
Entrée
VIH Valeur minimal v 3,5 2 2 3,5 2 3,85 2 2 2
VIL Valeur maximal v 1,5 0,8 0,8 1 0,8 1,65 0,8 0,8 0,8
Sortie
VOH Valeur minimal v 4,95 2,4 2,7 4,9 3,7 3,8 2,7 2,7 3,1
VOL Valeur maximal v 0,05 0,4 0,4 0,1 0,33 0,44 0,4 0,4 0,4
Entrée
IIH Valeur minimal A 1µ 40µ 20µ 1µ 1µ 1µ 2m 100µ 1µ
IIL Valeur maximal A _1µ _1,6m _400µ _1µ _1µ _1µ _2m _100µ 1µ
Sortie
IOH Valeur minimal A _360µ _400µ _400µ _4m _4m _8m _2m _400µ _6m
IOL Valeur maximal A 360µ 16m 8m 4m 4m 20m 4m 8m 8m
Disipation 100kHz W 0,1m 10m 2m 0,17m 0,17m 0,06m 8,5m 1m
TPHL, TPLH s 105ns 10ns 10ns 8ns 8ns 3,7ns 1,5ns 4ns 15ns