数字集成电路的特点与分类
《数字集成电路》课件
1 滤波
去除噪声、增强信号的关键技术。
2 变换
将信号在时域与频域之间转换的方法。
3 压缩
减少数据量，方便存储和传输。
数字信号处理中的滤波器设计
FIR滤波器
时域响应仅有有限个点，稳定性好。
IIR滤波器
时域响应呈指数衰减，延时较小。
模拟/数字混合信号集成电路
1
基础理论
混合信号电路设计所需的模拟电路与数字电路基础知识。
时序逻辑电路
触发器与锁存器
用于存储时钟信号冲突消除和数 据暂存。
计数器
移位寄存器
用于计算和记录触发事件的数量。
用于数据移位操作，实现数据的 串行传输。
数字信号处理技术
数字信号处理（DSP）是用数字计算机或数字信号处理器对原始信号进行处理、分析和存储的一 种技术。它在通信、音频处理和图像处理等领域具有广泛应用。
《数字集成电路》PPT课 件
数字集成电路PPT课件大纲： 1. 什么是数字集成电路 2. 数字集成电路的分类和结构
数字电路设计的流程
1
需求分析
确定数字电路的功能与性能要求，并定义输入输出及约束条件。
2
电路设计
利用逻辑门、触发器等基本组件进行数字电路设计。
3
电路仿真
使用仿真软件验证数字电路中的电气特性和功能。
2 低功耗设计
3 增强型通信
减少功耗，延长电池寿命。
提升通信性能和速度。
2
模拟数字转换
模拟和数字信号之间的转换方法和技术。
3
功耗与噪声
如何平衡功耗Βιβλιοθήκη 噪声性能。电路模拟与仿真SPICE仿真
使用电路仿真软件模拟电路 的工作状态。
参数提取与建模
双极性数字集成电路
h题2.15 双极性数字集成电路有哪些类型？各有什么特点？[解题提示]双极刑数字集成电路,即为TTL 门电路.可分为74系列74H 系列74S 系列74LS 系列74AS 系列和74ALS 系列,以及54,54H,54S,54LS 系列.74系列,转换功能较慢,静态功能较小;74H 系列为高速系列,三极管的开关过程快,但静态功耗大;74S 系列休用抗饱和三极管,以及加入有源泄放回路,故开关过程快,门电路传输延迟时间短;缺点电路公耗较大,输出低电平较高;74LS 系列电路开关状的转换过程较74系列,74H 系列,74S 系列更快,延迟一功耗积较小,阀值电压低.74AS 系列电路采用了很低的电阻阻值,工作速度快;但公耗大.74ACS 系列电路的延迟一公耗积最小,采用了较高的电阻,尺寸小.54,54H,54S,54LS 系列与74,74H,74S,74LS 相对应,但工作范围以环境温度更宽.题2.16 若将图P2.10中的门电路改为CMOS 与非门，试说明当11v 为[题2.10]给出的五种状态时测得的12v 各等于多少？[解题提示](1) 到(5),电表读书均为0,因为IGS=0,ICD=0,所以电压表未被接入电路.题2.18 在CMOS 电路中有时采用图P2.18（a ）-(d)所示的扩展功能用法，试分析各图的逻辑功能，写出1Y -4Y 的逻辑式。
已知电源电压DD V =10V ，二极管的正向导通压降为0.7V 。
[解题提示]对于教材图P2.18(a),由于P=EDC,又因为Y=ABP故 ABCDE Y =对于教材图P2.18(b)因为P=E+D+C,又因为ABP Y =故 E D C B A Y ++++=对于教材图P2.18(c)已知:DEF Q ABC P ==,,因为Y=P+Q所以 Y=ABCDEF DEF ABC =+欢迎您的下载，资料仅供参考！。
从集成度来说,数字集成电路的分类(一)
从集成度来说,数字集成电路的分类(一)
数字集成电路的分类
按功能分类
•组合逻辑电路：由门电路组成，根据输入信号的组合产生输出信号。
•时序逻辑电路：根据时钟信号的变化产生输出信号，具有状态和记忆功能。
•存储器：用于存储和读取数据的电路，例如RAM和ROM。
•控制电路：用于控制其他电路或系统的运行的电路。
按规模分类
•大规模集成电路（LSI）：集成度较高的电路，通常包含数千个逻辑门。
•中等规模集成电路（MSI）：集成度适中的电路，包含数十到数百个逻辑门。
•小规模集成电路（SSI）：集成度较低的电路，通常只包含几个逻辑门。
按工艺分类
•PMOS：使用p型MOSFET器件制造的电路，适用于工艺落后。
•NMOS：使用n型MOSFET器件制造的电路，速度较快但功耗较高。
•CMOS：使用p型MOSFET和n型MOSFET器件制造的电路，兼具速度和功耗优势。
按应用领域分类
•通信集成电路：用于无线通信和有线通信等领域，如手机芯片和光通信芯片。
•测量与控制集成电路：用于仪器仪表、自动化控制等领域。
•计算机集成电路：包括中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）等用于计算机内部的电路。
•模拟与混合信号集成电路：用于音频、视频、模拟信号处理等领域。
按硬件级别分类
•数字电路：采用离散的数值进行处理和传输的电路。
•模拟电路：采用连续的信号进行处理和传输的电路。
•模拟-数字混合电路：同时包含模拟和数字电路的混合电路。
以上是数字集成电路的一些常见分类，不同的分类方式可以帮助
我们更好地理解和应用数字集成电路。
数字集成电路的特点与分类
CMOS 传输门
39
A 和 A 控制传输门的通断： A＝＋UDD A＝0V时，传输门接通 A＝0V A＝＋UDD时，传输门断开
左下图 uI 由0V变为UDD时，CL充电 右下图 uI 由UDD变为0V时，CL放电
40
41
UNH=UOH(min)- UIH(min)
=2.4-2.0V=0.4V
UOH
UIH
P106
躁声容限 门电路之间相互连接时，前一级24 门的输出就是后一级门的输入，在前一级输 出为最坏的情况下（输出低电位为UOL(max)）， 后一级门的输入电压允许的变化幅度叫做噪 声容限。
UNL=UIL(max)- UOL (max)
6
同一个电路，按两种不同的约定去分析， 会得出不同的结论。
在今后讨论电路时，必须明确采用哪种约定。 一般采用正逻辑约定。
uo
高电位 低电位
正 逻 辑 约 定
0
1 1
0
负 逻 辑 约 定
7
4.2 晶体管－晶体管逻辑电路(TTL电路)
4.2.1 最简单的与门、非门和与非门电路 1. 二极管与门
10
由真值表可知，上面电路是一个非门
电路的输入与输出电位
输入A 0.2V 5V
输出F 5V 0.2V
电路的真值表
输入A 0 1
输出F 1 0
门
3 晶
体
管
与
非
11
+
12
4.2.1 TTL与非门电路
输入
输A 入
与 0.2V
输 0.2V
出 电
5V
位 5V
B 0.2V 5V 0.2V 5V
输出 F 5V 5V 5V
什么是集成电路它的分类有哪些
什么是集成电路它的分类有哪些集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是在单个硅片上将大量的电子元器件集成在一起，通过微细的电路连接来实现电子功能的半导体器件。
它的发明和应用深刻影响了现代电子科技和信息时代的发展。
本文将介绍什么是集成电路以及集成电路的分类。
一、什么是集成电路集成电路是将电子元器件（如电晶体、二极管、电容器等）和电阻器等被集成在一起的块体，通过微细的连接线连接各个元器件和电阻器。
集成电路可以包含数以百万计的电子元器件，从而在很小的空间内实现复杂的电路功能。
与传统的离散电路相比，集成电路具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。
集成电路根据集成度的不同可以分为三个层次：小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）和大规模集成电路（LSI）。
小规模集成电路一般由几个到几十个晶体管组成，主要用于数字逻辑电路的实现。
中规模集成电路通常由几百到几千个晶体管组成，可以实现更复杂的数字逻辑电路。
大规模集成电路则由上千个晶体管组成，可以实现更加复杂且功能更强大的数字电路。
二、集成电路的分类根据功能的不同，集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
1. 模拟集成电路模拟集成电路是指能够处理连续信号的集成电路。
它可以对输入信号进行放大、滤波、调制等处理，输出的信号也为连续信号。
模拟集成电路广泛应用于音频放大器、射频通信、传感器信号处理等领域。
常见的模拟集成电路有运放、放大器、滤波器等。
2. 数字集成电路数字集成电路是指能够处理离散信号的集成电路。
它能够对输入的离散信号进行逻辑运算、计数、存储等处理，输出的信号为离散信号。
数字集成电路被广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域。
常见的数字集成电路有逻辑门、微处理器、存储芯片等。
此外，根据制造工艺的不同，集成电路还可以分为多种类型，如：3. 厚膜集成电路厚膜集成电路是利用陶瓷、玻璃等材料制成基片的集成电路。
它的制造工艺相对简单，常用于一些简单的模拟电路和数字电路。
什么是电子电路中的数字集成电路它们有什么特点
什么是电子电路中的数字集成电路它们有什么特点数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）是指应用数值信号进行处理和传输的集成电路。
它是电子电路中的一种重要组成部分，广泛应用于数字电子设备中，如计算机、通信设备、嵌入式系统等。
数字集成电路具有以下几个特点：1. 数字信号处理能力强：数字集成电路可以对数字信号进行高效的处理和计算，具备较高的计算能力和运算速度。
这使得数字设备在数据处理、逻辑运算等领域具备较大优势。
2. 高密度集成：数字集成电路采用微电子技术，可以将众多的逻辑门电路、触发器、计数器等数字电路元件集成到单个芯片中，实现高度集成化和紧凑的设计。
这种高密度集成的特点使得数字集成电路具备更小的体积和更简洁的结构。
3. 低功耗：数字集成电路采用的是以0和1表示的数字信号进行处理，相较于模拟电路，数字电路的功耗较低。
这对于一些依赖电池供电、需要长时间运行的电子设备尤为重要，如移动设备、无线传感器网络等。
4. 抗干扰能力强：数字集成电路具备较高的抗干扰能力，能够有效抵御外界的干扰信号对数字信号的影响。
这使得数字集成电路在复杂电磁环境下能够稳定可靠地工作，保证数据的准确性和可靠性。
5. 易于设计和维护：数字集成电路的设计和维护相对比较容易。
数字电路的设计采用的是逻辑门电路、触发器等离散元件的组合，可以通过电路图进行表达和设计；同时，数字集成电路的维护主要是对芯片的检测、替换和刷写等操作，较为简便。
总结起来，数字集成电路具有处理能力强、高度集成、低功耗、抗干扰能力强、易于设计和维护等特点。
它在现代电子技术中发挥着重要作用，推动了数字化产品的不断发展和普及。
随着科技的进步和需求的不断变化，数字集成电路将会继续发展，为人们带来更多便利和创新。
数字集成电路的分类与特点
数字集成电路的分类与特点数字集成电路有双极型集成电路（如TTL、ECL）和单极型集成电路（如CMOS）两大类，每类中又包含有不同的系列品种一、TTL数字集成电路这类集成电路内部输入级和输出级都是晶体管结构，属于双极型数字集成电路。
其主要系列有：1．74 –系列这是早期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。
2．74H –系列这是74 –系列的改进型，属于高速TTL产品。
其“与非门”的平均传输时间达10ns左右，但电路的静态功耗较大，目前该系列产品使用越来越少，逐渐被淘汰。
3．74S –系列这是TTL的高速型肖特基系列。
在该系列中，采用了抗饱和肖特基二极管，速度较高，但品种较少。
4．74LS –系列这是当前TTL类型中的主要产品系列。
品种和生产厂家都非常多。
性能价格比比较高，目前在中小规模电路中应用非常普遍。
5．74ALS –系列这是“先进的低功耗肖特基”系列。
属于74LS –系列的后继产品，速度（典型值为4ns）、功耗（典型值为1mW）等方面都有较大的改进，但价格比较高。
6．74AS –系列这是74S –系列的后继产品，尤其速度（典型值为1.5ns）有显著的提高，又称“先进超高速肖特基”系列。
二、CMOS集成电路CMOS数字集成电路是利用NMOS管和PMOS管巧妙组合成的电路，属于一种微功耗的数字集成电路。
主要系列有：1．标准型4000B/4500B系列该系列是以美国RCA公司的CD4000B系列和CD4500B系列制定的，与美国Motorola公司的MC14000B 系列和MC14500B系列产品完全兼容。
该系列产品的最大特点是工作电源电压范围宽（3～18V）、功耗最小、速度较低、品种多、价格低廉，是目前CMOS集成电路的主要应用产品。
2．74HC –系列54/74HC –系列是高速CMOS标准逻辑电路系列，具有与74LS –系列同等的工作度和CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。
74HCxxx是74LSxxx同序号的翻版，型号最后几位数字相同，表示电路的逻辑功能、管脚排列完全兼容，为用74HC替代74LS提供了方便。
数字电路实验报告-实验一[总结]
![数字电路实验报告-实验一[总结]](https://img.taocdn.com/s3/m/da4b06729a6648d7c1c708a1284ac850ad0204e0.png)
实验一数字电路实验基础一、实验目的⑴掌握实验设备的使用和操作⑵掌握数字电路实验的一般程序⑶了解数字集成电路的基本知识二、预习要求复习数字集成电路相关知识及与非门、或非门相关知识三、实验器材⑴直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表⑵74LS00、74LS02、74LS48四、实验内容和步骤1、实验数字集成电路的分类及特点目前，常用的中、小规模数字集成电路主要有两类。
一类是双极型的，另一类是单极型的。
各类当中又有许多不同的产品系列。
⑴双极型双极型数字集成电路以TTL电路为主，品种丰富，一般以74（民用）和54（军用）为前缀，是数字集成电路的参考标准。
其中包含的系列主要有：▪标准系列——主要产品，速度和功耗处于中等水平▪LS系列——主要产品，功耗比标准系列低▪S系列——高速型TTL、功耗大、品种少▪ALS系列——快速、低功耗、品种少▪AS系列——S系列的改进型⑵单极型单极型数字集成电路以CMOS电路为主，主要有4000／4500系列、40H系列、HC系列和HCT系列。
其显著的特点之一是静态功耗非常低，其它方面的表现也相当突出，但速度不如TTL集成电路快。
TTL产品和CMOS产品的应用都很广泛，具体产品的性能指标可以查阅TTL、CMOS集成电路各自的产品数据手册。
在本实验课程中，我们主要选用TTL数字集成电路来进行实验。
2、TTL集成电路使用注意事项⑴外形及引脚TTL集成电路的外形封装与引脚分配多种多样，如附录中所示的芯片封装形式为双列直插式（DIP）。
芯片外形封装上有一处豁口标志，在辨认引脚分配时，芯片正面（有芯片型号的一面）面对自己，将此豁口标志朝向左手侧，则芯片下方左起的第一个引脚为芯片的1号引脚，其余引脚按序号沿芯片逆时针分布。
⑵电源每片集成电路芯片均需要供电方能正常使用其逻辑功能，供电电源为+5V单电源。
电源正端（+5V）接芯片的VCC引脚，电源负端（0V）接芯片的GND引脚，两者不允许接反，否则会损坏集成电路芯片。
数字集成电路的分类
•一、数字集成电路的分类数字集成电路有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法。
1．按结构工艺分按结构工艺分类，数字集成电路可以分为厚膜集成电路、薄膜集成电路、混合集成电路、半导体集成电路四大类。
如图0-1所示。
世界上生产最多、使用最多的为半导体集成电路。
半导体数字集成电路（以下简称数字集成电路）主要分为TTL、CMOS、ECL三大类。
ECL、TTL为双极型集成电路，构成的基本元器件为双极型半导体器件，其主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。
双极型集成电路主要有TTL(Transistor-Transistor Logic)电路、ECL(Emitter Coupled Logic)电路和I２L(Integrated Injection Logic)电路等类型。
其中TTL 电路的性能价格比最佳，故应用最广泛。
ECL，即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。
它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路。
在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均延迟时间tpd可小至1ns。
这种门电路输出阻抗低，负载能力强。
它的主要缺点是抗干扰能力差，电路功耗大。
MOS电路为单极型集成电路，又称为MOS集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为MOSFET)制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。
MOS集成电路又分为PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)和CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，复合互补金属氧化物半导体)等类型。
MOS电路中应用最广泛的为CMOS电路，CMOS数字电路中，应用最广泛的为4000、4500系列，它不但适用于通用逻辑电路的设计，而且综合性能也很好，它与TTL电路一起成为数字集成电路中两大主流产品。
数字集成电路及实际应用
在低频工作时，一个输出端可驱动50个以上CMOS
器件。 （7）抗辐射能力
CMOS管是多数载流子受控导电器件，射线辐射对 多数载流子浓度影响不大。
（8）CMOS集成电路的制造 CMOS集成电路的制造工艺比TTL集成电路的制造 工艺简单, 占用硅片面积小，适合于制造大规模和 超大规模集成电路。
2021年2月24日星期三
数字集成电路及实际应用
7
9.1.3 使用数字集成电路的注意事项
1. 不允许在超过极限参数的条件下工作。电路在超 过极限参数的条件下工作，就可能工作不正常，且 容易引起损坏。 2. 电源的电压的极性千万不能接反。
3. CMOS电路要求输入信号幅度不能超过VDD~VSS。
4. 对多余输入端的处理。对CMOS电路，多余的输入 端不能悬空；对TTL电路,对多余的输入端允许悬空。
B C
D
≥1
Y4
1
Y5
&≥1 Y6
2021年2月24日星期三
数字集成电路及实际应用
11
7)异或门
Y7 A B AB AB
A B
=1
Y7
（2）反相器与缓冲器
VCC 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 14 13 12 11 10 9 8
VDD 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 14 13 12 11 10 9 8
9.1 数字集成电路的分类与特性
9.1.1 数字集成电路的分类
数字集成电路的种类繁多，在实际应用中，广 泛使用的是（如TTL、HTL、DTL、ECL）等和 （如CMOS、PMOS、NMOS）等集成电路。
CMOS和TTL集成电路是生产数量最多、应用 最广泛、通用性最强的两大主流数字集成电路。
数字集成电路的分类与特点
数字集成电路的分类与特点数字集成电路的分类与特点数字集成电路有双极型集成电路（如TTL 、ECL ）和单极型集成电路（如CMOS ）两大类，每类中又包含有不同的系列品种一、TTL 数字集成电路这类集成电路内部输入级和输出级都是晶体管结构，属于双极型数字集成电路。
其主要系列有：1.74 -系列这是早期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。
2.74H -系列这是74 -系列的改进型，属于高速TTL产品。
其“与非门”的平均传输时间达10ns左右，但电路的静态功耗较大，目前该系列产品使用越来越少，逐渐被淘汰。
3.74S -系列这是TTL 的高速型肖特基系列。
在该系列中，采用了抗饱和肖特基二极管，速度较高，但品种较少。
4.74LS -系列这是当前TTL 类型中的主要产品系列。
品种和生产厂家都非常多。
性能价格比比较高，目前在中小规模电路中应用非常普遍。
5.74ALS -系列这是“先进的低功耗肖特基”系列。
属于74LS -系列的后继产品，速度（典型值为4ns）、功耗（典型值为1 mW ）等方面都有较大的改进，但价格比较高。
6.74AS -系列这是74S -系列的后继产品，尤其速度（典型值为 1.5ns）有显著的提高，又称“先进超高速肖特基”系列。
二、CMOS 集成电路CMOS 数字集成电路是利用NMOS 管和PMOS 管巧妙组合成的电路，属于一种微功耗的数字集成电路。
主要系列有：1 .标准型4000B/4500B 系列该系列是以美国RCA 公司的CD4000B 系列和CD4500B 系列制定的，与美国MOTOROLA 公司的MC14000B 系列和MC14500B 系列产品完全兼容。
该系列产品的最大特点是工作电源电压范围宽（3〜18V）、功耗最小、速度较低、品种多、价格低廉，是目前CMOS集成电路的主要应用产品。
2.74HC -系列54/74HC -系列是高速CMOS标准逻辑电路系列，具有与74LS -系列同等的工作度和CMOS 集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。
74LS系列集成电路分类及常用芯片功能解析
一、数字集成电路的分类与特点 数字集成电路有双极型集成电路（如TTL、ECL）和单极型集成电路（如CMOS） 两大类，每类中又包含有不同的系列品种
1 TTL数字集成电路 这类集成电路内部输入级和输出级都是晶体管结构，属于双极型数字集成电 路。其主要系列有：
1．74 – 系列 这是早期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。 2．74H – 系列 这是74 – 系列的改进型，属于高速TTL产品。其“与非门 ”的平均传输时间达10ns左右，但电路的静态功耗较大， 目前该系列产品使 – 系列 这是74S – 系列的后继产品，尤其速度（典型值为1.5ns）有显著的提高，又称“ 先进超高速肖特基”系列。
2
2 CMOS集成电路
CMOS数字集成电路是利用NMOS管和PMOS管巧妙组合成的电路，属于一种微功 耗的数字集成电路。主要系列有：
1．标准型4000B/4500B系列 该系列是以美国RCA公司的CD4000B系列和CD4500B系列制定的，与美国 Motorola公司的MC14000B系列和MC14500B系列产品完全兼容。该系列产品 的最大特点是工作电源电压范围宽（3～18V）、功耗最小、速度较低、品种 多、价格低廉，是目前CMOS集成电路的主要应用产品。
2 TTL集成电路使用应注意的问题
１．正确选择电源电压 TTL集成电路的电源电压允许变化范围比较窄，一般在4.5V～5.5V之间。 在使用时更不能将电源与地颠倒接错，否则将会因为过大电流而造成器件 损坏。
6
２．对输入端的处理 TTL集成电路的各个输入端不能直接与高于+5.5V和低于-0.5V的 低内阻电源连接。对多余的输入端最好不要悬空。虽然悬空相 当于高电平，并不影响“与门、与非门”的逻辑关系，但悬空 容易接受干扰，有时会造成电路的误动作。因此，多余输入端 要根据实际需要作适当处理。例如“与门、与非门”的多余输 入端可直接接到电源Vcc上；也可将不同的输入端共用一个电阻 连接到Vcc上；或将多余的输入端并联使用。对于“或门、或非 门”的多余输入端应直接接地。 对于触发器等中规模集成电路来说，不使用的输入端不能悬空 ，应根据逻辑功能接入适当电平。 ３．对于输出端的处理 除“三态门、集电极开路门”外，TTL集成电路的输出端不 允许并联使用。如果将几个“集电极开路门”电路的输出端 并联,实现线与功能时，应在输出端与电源之间接入一个计算 好的上拉电阻。 集成门电路的输出更不允许与电源或地短路，否则可能造成 器件损坏。
集成电路专业课
集成电路专业课一、引言集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是指将多个电子器件（如晶体管、电容器、电阻器等）以及它们相互连接的电路元件，通过切割、腐蚀、沉积等工艺步骤制作在同一个单片半导体晶圆上的一种微型化电子元件。
集成电路专业课是计算机科学与工程、电子信息工程等相关专业中的一门重要课程，主要介绍集成电路的原理、设计方法以及应用。
本文将详细介绍集成电路专业课所涉及的内容，包括集成电路的分类、制造工艺、设计方法以及应用领域。
二、集成电路的分类根据功能和规模的不同，集成电路可以分为以下几类：1. 数字集成电路（Digital Integrated Circuit）数字集成电路主要用于处理数字信号。
它由逻辑门和触发器等基本逻辑元件组成，可以实现各种逻辑运算和控制功能。
数字集成电路广泛应用于计算机、通信设备等领域。
2. 模拟集成电路（Analog Integrated Circuit）模拟集成电路主要用于处理模拟信号。
它通过电流、电压等连续变化的方式来表示信号，可以实现放大、滤波、调节等功能。
模拟集成电路广泛应用于音频、视频、通信等领域。
3. 混合集成电路（Mixed-Signal Integrated Circuit）混合集成电路是数字集成电路和模拟集成电路的结合体，可以同时处理数字信号和模拟信号。
它在数字部分采用了数字技术，在模拟部分采用了模拟技术，能够实现复杂的信号处理功能。
混合集成电路广泛应用于汽车、医疗设备等领域。
4. 射频集成电路（Radio Frequency Integrated Circuit）射频集成电路主要用于处理无线通信中的射频信号。
它能够实现高频率的放大、调制解调等功能，广泛应用于无线通信设备、雷达系统等领域。
三、集成电路的制造工艺集成电路的制造工艺是指将设计好的电路图形转换为物理上可实现的半导体芯片。
常见的制造工艺包括：1. NMOS（N型金属氧化物半导体）工艺NMOS工艺是一种基于n型MOS晶体管的制造工艺，适用于数字集成电路的制造。
数字集成电路的分类
数字集成电路的分类一、依据集成规模的大小分类依据集成电路规模的大小，通常将其分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。
分类的依据是一片集成电路芯片内所包含的元器件数目。
单片内含元器件数目小于100个的属于SSI；单片内含元器件数目在100个～999个之间的属于MSI；单片内含元器件数目在1000个～99999个之间的属于LSI；单片内含元件数目大于100000个的属于VLSI。
例如，本章所争论的集成规律门和触发器属于小规模集成电路。
图1给出了一个14引脚集成规律门芯片的形状图。
图1 14引脚的集成规律门电路芯片二、依据采纳的半导体器件分类依据所采纳半导体器件的不同，目前常用的数字集成电路可以分为两大类：一类是双极型集成电路；另一类是单极型集成电路，简称为MOS集成电路。
相对而言，双极型集成电路的特点是速度快、负载力量强，但功耗较大、结构较简单，因而使集成规模受到肯定限制；MOS型集成电路的特点是结构简洁、制造便利、集成度高、功耗低，但速度一般比双极型集成电路稍慢。
双极型集成电路又可分为TTL电路、ECL电路和I2L电路等类型，其中TTL电路是至今广泛应用的一类集成电路；MOS集成电路又可分为PMOS、NMOS和CMOS等类型，其中CMOS电路以其优越的综合性能被应用于各种不同规模的集成规律器件中。
本章主要争论TTL门电路和CMOS门电路。
三、依据设计方法和功能定义分类依据设计方法和功能定义，数字集成电路可分为非用户定制电路、全用户定制电路和半用户定制电路。
非用户定制电路又称为标准集成电路，这类电路具有生产量大、使用广泛、价格廉价等优点，例如各种小、中、大规模通用集成电路产品。
全用户定制电路是为了满意用户特别应用要求而特地生产的集成电路，通常又称为专用集成电路（ASIC）。
半用户定制电路是由厂家生产出功能不确定的集成电路，再由用户依据要求进行适当处理，令其实现指定功能，即由用户通过对已有芯片进行功能定义将通用产品专用化。
集成电路的定义、特点及分类介绍
集成电路的定义、特点及分类介绍集成电路（integratedcircuit ，港台称之为积体电路）是一种微型电子器件或部件。
采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
它在电路中用字母“IC” （也有用文字符号“ N'等）表示。
集成电路特点集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。
它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。
用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。
集成电路的分类（一）按功能结构分类集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。
模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。
例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。
而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。
例如VCD DVD重放的音频信号和视频信号）。
（二）按制作工艺分类集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。
膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。
（三）按集成度高低分类集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。
（四）按导电类型不同分类集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,他们都是数字集成电路.双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。
集成电路的基本知识及分类
集成电路的基本知识及分类随着科技的发展和进步，集成电路已经成为现代电子设备的核心组成部分。
本文将介绍集成电路的基本知识和分类，帮助读者了解集成电路的相关概念和技术。
1. 什么是集成电路集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是将多个电子器件（如晶体管、二极管等）和电子元件（如电容、电阻等）集成在一块半导体晶体片上，通过金属线和通孔连接成为一个整体的电路。
因此，集成电路可以实现多个功能，同时占用较小的物理空间。
2. 集成电路的分类根据集成电路内的器件和功能类型，可以将集成电路分为以下几类：2.1 数字集成电路数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）是由数字电子器件组成的集成电路。
它主要用于处理和存储数字信息，广泛应用于计算机、通信设备和消费电子产品等领域。
数字集成电路可以进一步分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
组合逻辑电路用于执行逻辑操作，如与门、或门和非门等。
时序逻辑电路用于处理与时间有关的数字信号，如时钟和触发器等。
2.2 模拟集成电路模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）是由模拟电子器件组成的集成电路。
它主要用于处理和放大模拟信号，广泛应用于音频设备、传感器和功率放大器等领域。
模拟集成电路可以进一步分为线性集成电路和非线性集成电路两种类型。
线性集成电路可以实现信号的放大、滤波和调节等功能，如操作放大器和比较器等。
非线性集成电路可以实现非线性函数的计算和处理，如模数转换器和数字/模拟转换器等。
2.3 混合集成电路混合集成电路（Mixed-Signal Integrated Circuit，简称MSIC）是数字集成电路和模拟集成电路的结合体。
它既可以处理数字信号，又可以处理模拟信号，适用于需要数字和模拟信号交互的应用。
混合集成电路广泛应用于通信系统、测量设备和电力系统等领域。
3. 集成电路的发展趋势随着科技的不断进步，集成电路的发展也呈现出以下趋势：3.1 小型化集成电路的器件尺寸不断缩小，芯片的集成度不断提高。
数字电子技术_集成电路知识概述
(c)
(d)
1、TTL与非门电路
输入级 中间级 输出级
由多发射极三极管 VT1和电阻R1组成
为典型的单变量 C1输入的分相器
为典型的复合管和 图腾柱输出形式
R1
+5V
R2 T3 R5 T5
R4
T2 T4
A B C
T1
F
T1 —多发射极 晶体管：实现 “与”运算。
R3
输入级
返回
中间级
输出级
R1
+5V
E
返回
3.3.1 简单逻辑门电路
1 二极管与门 最简单的与门可以用二极管和电阻组成。设 VCC=5v，A、B端输入的高低电平分别为 VIH=3v,VIL=0v，二极管VD1、VD2的正向导通压 降VDF=0.7v。
必有一个二极 管导通
A、B当中 有一个是低 电平0v
使F为0.7v
最简单的与门可以用二极管和电阻组成。设 VCC=5v，A、B端输入的高低电平分别为 VIH=3v,VIL=0v，二极管VD1、VD2的正向导通压 降VDF=0.7v。
T4
F
T5
R1 3k 0.7V b1 A B C “0”
R2 750
R4 100 T4
+5V
c1
T1
R3
T2
T3 3k R5
F
T5
360
uo
uo=5-uR2-ube3-ube43.4V 高电平！
逻辑关系：任意一个输入为0时，输出为1
返回
2>. 输入全为高电平（3.4V）时
电位被嵌 在2.1V 全反偏
2.中间级形式 对于功能不同的门，这部分电路不一样。例如 TTL与非门中间级就是分相器；或非门中间级就 是线与电路。 ⑴ 单变量分相器
集成电路的概念及分类
集成电路的概念及分类随着现代科技的发展，电子产品的功能越来越强大，大小也越来越小巧。
而这些电子产品中，集成电路承载着重要的作用。
集成电路是一种在单个芯片上集成了多个电子元器件的技术，它既节约了空间，又提高了电子产品的性能。
本文将介绍集成电路的概念及其分类。
一、集成电路的概念集成电路是利用微电子技术将多个电子元器件集成在一个芯片上的技术。
这些元器件可以包括晶体管、电阻器、电容器等。
通过将这些元器件联系在一起，集成电路可以实现计算、存储和控制等功能。
相比于传统的离散元器件，集成电路具有体积小、功耗低、速度快等优势。
在现代电子产品中，几乎所有的产品都使用了集成电路技术。
二、集成电路的分类根据功能和结构的特点，集成电路可以分为以下几种类型：1. 数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）：数字集成电路主要用来进行数字信号的处理和控制。
它的主要特点是只有两个稳定的电平状态，即“0”和“1”。
数字集成电路可以根据处理的数据类型分为逻辑门电路、寄存器和计数器等。
2. 模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）：模拟集成电路用来处理模拟信号，模拟信号包含连续变化的电压和电流等。
模拟集成电路主要用于放大、滤波、混频等功能。
在通信、音频处理等领域中，模拟集成电路起到了重要作用。
3. 混合集成电路（Mixed-Signal Integrated Circuit，简称MSIC）：混合集成电路是数字集成电路和模拟集成电路的结合体，可以同时处理数字信号和模拟信号。
它可以在单一的芯片上实现数字信号处理和模拟信号处理的功能，具有较高的集成度。
4. 通用集成电路（General-Purpose Integrated Circuit，简称GIC）：通用集成电路是指集成了多个功能单元，可以灵活地进行编程的集成电路。
通用集成电路可以通过电路的布线和编程的方式实现不同的功能，广泛应用于计算机、通信设备和消费电子产品等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
UNL=UIL(max)- UOL (max) =0.8-0.4V=0.4V UOL UIL
25
门电路躁声容限=min{UNH,UNL} 噪声容限是用来说明门电路抗 干扰能力大小的参数。
扇出系数NO： 26 一个与非门能 够驱动同类型 与非门的最大 数目。
N OH =
I OH I IH
3
0.4 ×10 = = 10 6 40 ×10
杨德生
编制
退出
亚盛电大分校理工部
1
第四章 门电路
2
3
4.1 数字集成电路的特点与分类
半导体集成电路：采用外延生长、氧化、光刻、 扩散等技术，将多个晶体管、电阻、电容等元件 以及它们之间的连线做在一块半导体基片上所构 成的电路。 按内部有源器件不同分类： 双极型晶体管集成电路 MOS集成电路
6
同一个电路，按两种不同的约定去分析， 会得出不同的结论。
在今后讨论电路时，必须明确采用哪种约定。 一般采用正逻辑约定。
uo
高电位
正 逻 辑 约 定
1 逻 辑 约 定 1
负0
低电位
0
4.2 晶体管－晶体管逻辑电路(TTL电路) 4.2.1 最简单的与门、非门和与非门电路 1. 二极管与门
7
设 UHI=+3V ； UIL=0V。二极管正向导通时的压降近似为0
8
由真值表可知，上面电路是一个与门
电路的输入与输出电位
输入 A 0V 0V 3V 3V B 0V 3V 0V 3V 输出 F 0V 0V 0V 3V
电路的真值表
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 F 0 0 0 1
9
2. 三极管非门
设 UHI=5V ；UIL=0.2V。三极管饱和时UCES = 0.2V
TTL TTL TTL TTL 非 门 传 输 特 性
20
当 uI 从 0 V电位逐渐上升到高电位时，输出电 压 uO的变化情况。
为了区别 1 和 0 两种逻辑状态，规定了 输出高电位的下限UOH(min)＝2.4V，和 输出低电位的上限UOL(max)＝0.4V。 UO＞2.4V，为逻辑 1 状态 UO＜0.4V，为逻辑 0 状态 开启电压UIH(min)：保证输出为低电位即 UO＜0.4V，输入高电位的下限。 关闭电压UIL(max)：保证输出为高电位即 UO＞2.4V，输入低电位的上限。
MOS门电路互相连接时，38 门电路输出总要接到其他 门电路的输入端，所以相 当于带有电容性负载CL。
在uI由低电位跳变到高电位时，CL 通过T1放电， uI由低电位跳变到高 电位时，电源通过T2对CL充电，造 成动态功耗。
CMOS反相器的动态功耗为 PC ＝ CL UDD2 f
与TTL不同，MOS管的栅极电流极小，CMOS门的 扇出系数取决于负载电容的大小和工作速度的要求 ，即驱动的门数越多，负载电容越大，充放电时间 越长，工作速度越慢。
输出 F 5V 5V 5V 0.2V 电 路 的 真 值 表
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1
输出 F 1 1 1 0
13
输出级： 推拉式电路 或图腾柱输 出电路
14
P104
15
P
N
16
KCL
T1处于“反向运用”放大状态—发射极和集电极 T1处于“反向运用”放大状态 发射极和集电极 处于 状态 颠倒使用，反向运用时β很小，小于0.05 0.05。 颠倒使用，反向运用时β很小，小于0.05。
Y1 = AB
Y
Y1
30
Y2 = CD
Y = Y1 Y2 = AB CD
实现了与功能，称为线与。
Y2
Y = AB + CD
实现了或功能，称为线或。
三态TTL门
三态TTL门与普通TTL门不同， 它的输出端除了可以出现高、 低电平（正常工作状态，低阻 输出），还可以出现第三种状 态——高阻状态（或称阻塞状 —— 态、禁止状态） A、B输入端 F输出端 G阻塞信号输入端 EN使能信号输入端
35
CMOS反相器传输特性 2. UOH≈5V; UOL≈0V 3. UNL=UNH≥0.3UDD
36
1.阈值电压 UTH=UDD/2; UDD=5V, UTH=2.5V
1.5V(CMOS)>0.4V(TTL)
COMS反相器抗干扰 能力强
电 源 37 电 流 iD 和
D
u的 I 关 系
无论输入为高电平还是低电平，T1和T2 总有一个截止，因此静态电流近似为零 ，静态功耗极小。
CMOS A 和 A 控制传输门的通断： 传输门
39
A＝＋UDD A＝0V时，传输门接通 A＝0V A＝＋UDD时，传输门断开
左下图 uI 由0V变为UDD时，CL充电 右下图 uI 由UDD变为0V时，CL放电
40
41
18
2.给出结论： 器件手册); 2.给出结论： IIL=1.6mA(器件手册 给出结论 器件手册 IOH=0.4mA (UOH=3.6V)
工作参数 P119 IIH=40A; IOL=16mA
TTL
19
IIL=－1.6mA; IOH=－0.4mA － － 以上电流参数规定流入为正， 流出为负。
P106
躁声容限 门电路之间相互连接时，前一级 23 门的输出就是后一级门的输入，在前一级输 出为最坏的情况下（输出高电位为UOH(min)）， 后一级门的输入电压允许的变化幅度叫做噪 声容限。
UNH=UOH(min)- UIH(min) =2.4-2.0V=0.4V
UOH UIH
P106
躁声容限 门电路之间相互连接时，前一级 24 门的输出就是后一级门的输入，在前一级输 出为最坏的情况下（输出低电位为UOL(max)）， 后一级门的输入电压允路是一个非门
电路的输入与输出电位 输入A 0.2V 5V 输出F 5V 0.2V
电路的真值表 输入A 0 1 输出F 1 0
11
+
3 晶 体 管 与 非 门
12
4.2.1 TTL与非门电路
输 入 与 输 出 电 位
输入 A 0.2V 0.2V 5V 5V B 0.2V 5V 0.2V 5V
结论：1.计算得出 结论：1.计算得出 UIH=3.6V →T4饱和 饱和, →T4饱和,UOL=0.2V
17
0.3V KCL 饱和
2.给出结论： 2.给出结论：IIH=40A; 给出结论 IOL=16mA (UOL=0.2V)
结论：1.计算得出U 结论：1.计算得出UIL=0 .2V → UOH=3.6V 计算得出
27
N OL =
I OL I IL
16 = = 10 1.6
扇出系数 N0=min{NOH,NOL}
28
集电极开路门简称OC门
UCC
29
RL
与普通TTL与非门相比，OC门去掉了T3、D，使 T4集电极开路，并作为电路的输出端。OC门正 常工作时，要外接电源并串接一个电阻RL。只要 RL阻值选择的合适即能实现与非功能，还可以将 两个或更多的OC门输出端直接连接在一起。
5
逻辑状态与正、负逻辑约定
事物两种互相对立的状态可以抽象地表达为 0 和 1，称为 逻辑 0 状态和逻辑 1 状态。逻辑 0 状态和逻辑 1 状态各 代表什么，是 人为规定的。 在数字电路中，我们可以规 定高电位为逻辑 1 ，低电位 为逻辑 0 ，反之也可以规定 低电位为逻辑 1 ，高电位为 逻辑 0 。前者叫做“正逻辑 ”约定，后者叫做“负逻辑 ”约定。
4
按集成度不同分类： 小规模集成电路（SSI）：10～100元件／片 如各种逻辑门电路、集成触发器。 中规模集成电路（MSI）：100～1000元件／片 ，如译码器、编码器、寄存器、计数器。 大规模集成电路（LSI）：1000 ～105元件／片 ，如中央处理器，存储器。 超大规模集成电路（VLSI）：105元件以上／ 片。 CPU（Pentium)含有元件310万～330万个
21
如果把传输特性理想化 ，阈值电压就22 是输出高、低电位的分界线
当 uI 增大到 1.4 V左右时，输出电压 uO急剧下 降，此时对应的输入电压值称为阈值电压 uTH
TTL TTL TTL TTL 非 门 传 输 特 性
关闭电压 UIL(max)=0.8V
开启电压 UIH(min)=2.0V
uTH = 1.4V
31
32
三态门
输入 G(EN) 1 0 A 0 1 0 1
输出 F 高阻态 0 1
三态门最重要的 一个用途是可以 实现用同一根导 线轮流传送不同 的数据或信号， 的数据或信号， 这根线叫做总线。 这根线叫做总线。
33
34
DIR= 1
DIR= 0
4.3 CMOS逻辑电路 4.3.1 CMOS反相器