数字集成电路的分类.
数字集成电路分类及特点
数字集成电路分类及特点随着数字集成电路的应用日益广泛,数字电路产品的种类愈来愈多，其分类方法若按用途来分，可分成通用型的集成电路（中小规模集成电路）产品，微处理（MPU）产品和特定用途的集成电路产品三大类。
其中可编程逻辑器件就是特定用途产品的一个重要分支。
按逻辑功能来分，可以分成组合逻辑电路（也称组合电路)，如门电路，编译码器等；时序逻辑电路，如触发器、计数器、寄存器等。
按电路结构来分，可分成TTL 型和CMOS 型两大类。
常用的TTL54／74 数字电路系列，它们的电源电压都是5.OV，逻辑“0”输出电压为≤0.2V，逻辑“l”输出电压为≥3.OV而抗扰度为1.OV。
CMOS 数字集成电路与TTL 型数字电路相比，前者的工作电源电压范围宽，静态功耗低、抗干扰能力强、输入阻抗高。
工作电压范围为3－18V（也有7－15V 的，如国产的C000 系列），输人端均有保护二极管和串联电阻构成的保护电路，输出电流（指内部各独立功能的输出端）一般是10mA，所以在实际应用时输出端需要加上驱动电路，但输出端若连接的是CMOS 电路，则因CMOS 电路的输入阻抗高，在低频工作时，一个输出端可以带动50 个以上的接入端。
CMOS 电路抗干扰能力是指电路在干扰噪声的作用下，能维持电路原来的逻辑状态并正确进行状态的转换。
电路的抗干扰能力通常以噪声容限来表示，即直流电压噪声容限、交流（指脉冲）噪声容限和能量噪声（指输人端积累的噪声能量）三种。
直流噪声容限可达电源电压的40％以上，所以使用的电源电压越高，抗干扰能力越强。
这是工业中使用CMOS 逻辑电路时，都采用较高的供电电压的原因。
TTL 相应的噪声容限只有0.8V（因TTL 工作电压为5V）。
数字集成电路的产品型号的前缀为公司代号，如MC、CD、uPD、HFE 分别代表摩托罗拉半导体（MOTA）、美国无线电（RCA）、日本电气（NEC）、菲力浦等公司。
各产品的中间数字相同的型号均可互换。
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：1.74一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n工产品。
其“与非门”的平均传输时间达1Ons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一系列这是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一系列这是当前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一系列这是“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)等方面部有较大的改进，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。
总之，TTL系列产品向着低功耗、高速度方向发展。
其主要特点为：不同系列同型号器件管脚排列完全兼容。
参数稳定，使用可靠。
噪声容限高达数百毫伏。
输入端一般有钳位二极管，减少了反射干扰的影响。
输出电阻低，带容性负载能力强。
采用+5V电源供电。
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Motor01a 公司的MCl4000B系列和MCl4500B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。
常用数字集成电路的分类与命名.
数字逻辑电路
常用数字集成电路的分类与命名
常用数字集成电路的分类与命名
TTL系列数字电路分类
TTL系列数字电路按集成度大小可分为小规模集成电路、中 规模集成电路、大规模集成电路和超大规模的集成电路。在 不同规模的集成电路中包含了各种不同功能的逻辑电路。按 国家标准可分为CV54/74、CV54/74H、CV54/74S、 CV54/74LS 4个系列。
小规模集成电路集成度比较低，大多数是与门、或门、 与非门、或非门、与或非门、反相器、三态门、锁存 器、触发器、单稳态、多谐振荡器以及一些扩展门、 缓冲器、驱动器等比较基本、简单、通用的数字逻辑 单元电路。可以根据电路设计需要，利用手册，可以 选择合适的器件来构成所需的各种数字逻辑电路。
中、大规模集成电路的集成度比较高，大多数是一
TTL手册中提供各种IC的功能表、时序图（波形图）、 引脚图、电气参数和封装，以及使用说明等内容。在实 际应用中不但要了解各种芯片的逻辑功能，还要综合比 较各种参数，使其满足设计要求。
常用数字集成电路的命名
型号的组成 半导体集成电路的型号由五部分组成，各部分的符号及意义如下表。
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。
集成逻辑门1数字集成电路的分类
第3章 集 成 逻 辑 门
e1 N e2 N e3 N P N P型衬底 (a ) UCC R1 b e1 e2 e3 A BC c A e1 B e2 C e3 (b ) R1 V1 V2 V3 b P1 V4 c UCC b c
图 3-2 多射极晶体管的结构及其等效电路
第3章 集 成 逻 辑 门
② 中间级。由V2、R2、R3组成，在V2的集电极与
发射极分别可以得到两个相位相反的电压，以满足输
出级的需要。 ③ 输出级。由 V3 、 V4 、 V5和R4、R5 组成，这种电 路形式称推拉式电路，它不仅输出阻抗低，带负载能 力强， 而且可以提高工作速度。
超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale Integration)，
每片组件内含100 000个元件(或1000个以上等效门)。
第3章 集 成 逻 辑 门
目前常用的逻辑门和触发器属于SSI， 常用的译码器、 数据选择器、 加法器、 计数器、 移位寄存器等组件属 于MSI。 常见的LSI、 VLSI有只读存储器、 随机存取存 储器、 微处理器、 单片微处理机、 位片式微处理器、
第3章 集 成 逻 辑 门
1. 输入全部为高电位(3.6 V) 当输入端全部为高电位3.6V时，由于V1的基极电压 Ub1 最多不能超过 2.1V(Ub1=Ubc1+Ube2+Ube5) ，所以 V1 所有 的发射结反偏；这时 V1 的集电结正偏， V1 管的基极电流 Ib1流向集电极并注入V2的基极，
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
数字集成电路的分类
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。
图如下所示。
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。
集成电路介绍了解常见的数字和模拟集成电路
集成电路介绍了解常见的数字和模拟集成电路集成电路是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域。
它的发展可以追溯到20世纪60年代，如今已经成为电子产品中最基本的部件之一。
本文将介绍一些常见的数字和模拟集成电路。
一、数字集成电路数字集成电路是以二进制逻辑为基础，用于处理和存储数字信号的电路。
它主要包括与门、或门、非门、触发器、计数器等。
以下是几种常见的数字集成电路：1. 与门（AND Gate）与门是数字电路中最基本的门电路之一。
它有两个或多个输入端和一个输出端，在输入端所有信号均为低电平时，输出为低电平；只有输入端所有信号均为高电平时，输出才为高电平。
2. 或门（OR Gate）或门也是基础的数字电路，它的表现形式与与门相反。
当输入端至少有一个信号为高电平时，输出为高电平；只有输入端的所有信号都为低电平时，输出才为低电平。
3. 非门（NOT Gate）非门是最简单的门电路之一，它只有一个输入端和一个输出端。
输入端为高电平时，输出为低电平；输入端为低电平时，输出为高电平。
4. 触发器（Flip-Flop）触发器是一种存储数字信号的元件，包括RS触发器、D触发器、JK触发器等。
触发器可以在特定条件下锁存输入信号，实现存储和传输数据的功能。
5. 计数器（Counter）计数器是一种用于计数的数字电路。
它可以按照事先设定的规则进行计数，并根据输入信号控制计数的起始值、方向和步进数。
二、模拟集成电路模拟集成电路是能够处理模拟信号的电路，它可以对连续变化的信号进行放大、滤波、混频等操作。
以下是几种常见的模拟集成电路：1. 差动放大器（Differential Amplifier）差动放大器是放大差分信号的电路，具有抗共模干扰的能力。
它常用于信号放大、抑制噪声等应用中。
2. 运算放大器（Operational Amplifier）运算放大器是一种高增益的电子放大器，可以对模拟信号进行放大、运算、滤波等处理。
常用数字集成电路
常用数字集成电路数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）是由数字逻辑门、触发器、存储器和其他数字电路组成的集成电路。
常用的数字集成电路有以下几种类型：1.逻辑门（Logic Gates）：包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）等。
逻辑门是最基本的数字集成电路，用于实现逻辑运算和组合逻辑功能。
2.多路选择器（Multiplexers）：多路选择器有多个输入和一个输出，根据控制信号选择其中一个输入输出到输出端。
3.解码器（Decoders）：解码器将输入的编码信号转换为对应的输出信号，常用于地址译码和显示控制等应用。
4.编码器（Encoders）：编码器将多个输入信号编码为较少的输出信号，常用于数据压缩和数据传输等应用。
5.计数器（Counters）：计数器是一种顺序逻辑电路，用于计数和计时应用，例如时钟频率分频、计数器脉冲生成等。
6.触发器（Flip-Flops）：触发器是一种存储器元件，用于存储和锁存数据。
常见的触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器等。
7.存储器（Memory）：存储器用于存储和读取数据。
常见的存储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。
8.数字比较器（Comparators）：数字比较器用于比较两个数字输入的大小关系，并输出比较结果。
9.加法器（Adders）：加法器用于实现数字的加法运算，常见的加法器有半加器、全加器和并行加法器等。
10.时序电路（Sequential Circuits）：时序电路由组合逻辑电路和触发器组成，可以实现存储和处理时序信息。
这些是常见的数字集成电路类型，它们在数字系统设计和数字电路应用中起着重要的作用。
不同的数字集成电路可以组合使用，实现各种复杂的数字功能和应用。
数字集成电路的分类
数字集成电路的分类数字集成电路的分类1．TTL数字集成电路TTL是晶体管输入－晶体管输出的逻辑电路，它由NPN或PNP 型晶体管组成。
TTL数字集成电路主要分为54/74系列、5411/7411系列、545/745系列、54ALS/74ALS系列等。
（1）74系列这是早期的产晶，现仍在使用，但逐渐被淘汰。
（2）74H系列74H系列是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，目前已不太使用。
（3）745系列745系列是高速肖特基系列，TTL的三极管、二极管采用肖特基结构，速度较高，但品种比74LS系列少。
（4）74LS系列74LS系列是低功耗肖特基系列，是当前TTI凵类型中的主要产品系列。
品种和生产厂家很多，价格较低。
（5）74ALS系列74ALS系列是先进的低功耗肖特基系列，是74LS系列的后继产品，其速度、功耗等方面都有较大的改进，但价格较高。
（6）74AS系列74AS系列是745系列的后继产品，尤其是速度有显著提高，又称先进超高速肖特基系列。
（7）74F 系列（74Fast 系列）74F系列是相似于74ALS和74AS的高速型系列产品。
2．CM0S数字集成电路CM0S数字集成电路是由P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管，按照互补对称形式连接起来的。
主要分为4000（4500）系列、54HC/74HC系列、54HCT/74HCT系列、54AC/74AC系列、54ACT/74ACT系列、54AHC/74AHC、54AHCT/74AHCT、54AHCU/74AHCU系列等。
（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MCl4000B系列和 MCl4500B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）、功耗小、速度较低、品种多、价格低廉，是目前CM0S集成电路的主要应用产品。
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。
数字集成电路
用于处理数字信号的集成电路
01 基本介绍
03 逻辑功能
目录
02 型号组成 04 内部设计
05 类别说明
07 注意事项
目录
06 一般特性
数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。根据数字集成电路 中包含的门电路或元、器件数量，可将数字集成电路分为小规模集成（SSI）电路、中规模集成MSI电路、大规模 集成（LSI）电路、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成（ULSI）电路。
·输入端信号幅度不能大于VDD和小于0V；
·消除电源上的干扰；
·在条件允许的情况下，尽可能降低电源电压，如果电路工作频率比较低，用+5V电源供电最好；
·对使用的电源加限流措施，看
②电源电压的极性千万不能接反，电源正负极颠倒、接错，会因为过大电流而造成器件损坏。
③CM0S电路要求输人信号的幅度不能超过VDD～VSS，即满足VSS=V1=VDD。当 CM0S电路输入端施加的电压过 高（大于电源电压）或过低（小于0V），或者电源电压突然变化时，电路电流可能会迅速增大，烧坏器件，这种 现象称为可控硅效应。预防可控硅效应的措施主要有：
从功能上来看，数字集成电路内部可以分为数据通路（Data-path，也称为数据路径）和控制逻辑两大部分。 这两大部分都是由大量的时序逻辑电路集成的，而且绝大部分都是同步的时序电路，因为时序电路被多个触发器 或寄存器分成若干节点，而这些触发器在时钟的控制下会按同样的节拍来工作，可以简化设计。在长期的设计过 程中，已经积累了很多标准的通用单元，比如选择器（也叫多路器，可以从多个输入数据中选一个输出）、比较 器（用于比较两个数的大小）、加法器、乘法器、移位寄存器等等，这些单元电路形状规则，便于集成（这也是 数字电路在集成电路中得到更好的发展的原因）。这些单元按设计要求连接在一起，形成数据通路，待处理的数 据从输入端经过这条通路到输出端，便得到处理后的结果。同时，还需要由专门设计的控制逻辑，控制数据通路 的各组成部件，按各自的功能要求和特定的时序关系和来配合工作。
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。
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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。
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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。
数字集成电路基本特性与分类概述
数字集成电路基本特性与分类概述数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称IC）是由数字电路组成的集成电路，它是现代电子技术的基础，广泛应用于计算机、通信、测控、嵌入式系统等领域。
本文将对数字集成电路的基本特性和分类进行概述。
一、数字集成电路的基本特性1. 高度集成：数字集成电路的特点之一是高度集成，即将大量的电子元器件和电路功能集成在一个芯片上。
这使得数字集成电路具有小体积、轻重量的特点，同时也大大提高了电路的可靠性和性能。
2. 逻辑功能：数字集成电路的主要任务是进行逻辑运算，包括与门、或门、非门等基本逻辑功能。
通过逻辑门的组合，可以实现各种复杂的数字逻辑运算，满足不同应用的需求。
3. 数值表示：数字集成电路处理的是数字信号，因此需要使用二进制数进行数值表示。
通过不同的编码方式，可以将数字信号转换成二进制数表示，进而进行数字逻辑运算。
4. 时序控制：数字集成电路需要通过时序控制来确保电路在正确的时间顺序下进行工作。
时序控制可以通过时钟信号、触发器等元件来实现，保证电路的稳定性和可靠性。
二、数字集成电路的分类根据不同的逻辑功能和应用需求，数字集成电路可以分为以下几种主要分类：1. 组合逻辑电路：组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，其输出仅依赖于当前的输入信号，不受过去输入信号的影响。
常见的组合逻辑电路有加法器、减法器、多路选择器等。
2. 时序逻辑电路：时序逻辑电路是根据时钟信号来控制输出的电路，其输出除了与当前的输入信号有关外，还与过去的输入信号有关。
常见的时序逻辑电路有触发器、计数器等。
3. 存储器：存储器是一种特殊的数字集成电路，用于存储和读取数据信息。
存储器可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型，常用于计算机的主存储器和硬盘等设备。
4. 数字信号处理器：数字信号处理器（DSP）是一种专门用于数字信号处理的高性能微处理器。
它具有高速运算、高精度计算等优点，广泛应用于音频、视频、图像等领域。
数字集成电路的分类.
可以线或的TTL门
• • • • • • • 通常两个TTL门的输出端 是不可并联使用。也不可 短接到地或者电源上 但是有两种TTL门可将它 们的输出端用连线并联在 一起,构成或(或者与)逻辑, 即所谓的线或（或者线与）
1集电极开路门OC
• 电路图 • 符号 • 几个OC门的输出可并联在一起完成一定 的逻辑功能。
CMOS反相器
• 电路组成 • 传输特性
I区:Ui≥0且<UGS(th)N.T1管截止,T2管导通. 输出电压U0=UOH=UDD Ⅱ区: Ui ≥ UG S(th)N且<UDD/2,T1管和T2管 皆导通, IDD随UI的增加而增大,UO随UI的增加而减小. Ⅲ区:UI在UDD/2附近.T1和T2管皆导通,输出 电压UO随UI增加而急剧地减小.当UI=UDD/2 , 电源电流IDD到达最大值. Ⅳ区:Ui>UDD/2且≤ UDD -|UGS(th)P | T1和T2管皆导通, IDD随着U1增加而减小;UO随UI增加而继续减小. Ⅴ区: UI>UDD -|UGS(th)P |且≤ UDD ,T2管截止, T1管导通. IDD=0 UO=UOL=0V,ຫໍສະໝຸດ 二极管与门三极管非门
• Ui=0.2V 三极管截止，Uo=Ucc=5V • Ui=5V 三极管饱和，Uo=Uces=0.2V
晶体管与非门
• 利用二极管与门和一个非门可构成一个 与非门电路
TTL与非门
• 组成：（三部分）
输入级: T1 (多发射极晶体管)R1 与功能 中间极:T2和R2,R3 非功能 输出级:T3,D,T4和R4
重点
• 重点掌握各种逻辑系列在速度、功能和 干扰能力等方面的主要特点并掌握各种 逻辑系列和主要参数的物理意义和数值 的量级。 • 作业： P122 4 • P122 6
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
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工作原理：
A=0.2V B=0.2V T1基极U=0.9V<1.4V T2、T4截止 电流从 UC-R2-T3基极（基极电流很小）T3基极U=UC=5V T3与D导通 F=5-1.4=3.6V A=0.2V B=3.6V T1基极U=0.9V F=3.6V A=3.6V B=0.2V F=3.6V A=3.6V B=3.6V T1基极U=3.6+0.7=4.3V>2.1V T2、T4导 通，使得T1基极U=2.1V T2集电极U=0.7+0.3=1V,T3基极U=1V <1.4V T3 与D截止 F=0.3V A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 1 1 1 0
可以线或的TTL门
• • • • • • • 通常两个TTL门的输出端 是不可并联使用。也不可 短接到地或者电源上 但是有两种TTL门可将它 们的输出端用连线并联在 一起,构成或(或者与)逻辑, 即所谓的线或（或者线与）
1集电极开路门OC
• 电路图 • 符号 • 几个OC门的输出可并联在一起完成一定 的逻辑功能。
T1、T2管并联；T3、T4管 串联 A=0 B=0 F=1 A=0 B=1 F=0 A=1 B=0 F=0 A=1 B=1 F=0 A=0 B=0 C=0 A=0 B=0 C=1 F=1 F=0
• CMOS与非门
– 电路组成 – 工作原理
• CMOS或非门
– 电路组成 – 工作原理
• CMOS与或非门
第四章 门电路
• 数字集成电路的分类
– 按内部有源器件的不同:
• 双极型晶体管集成电路 • 绝缘栅场效应管集成电路或称金属一氧化物半导体MOS集成电路。
– 数字集成路按其集成度可分为：
• 小规模集成（SSI）:内含10~100个元件（10~20个等效门） • 中规模集成（MSI）:内含100~1000个元件（20~100个等 效门） • 大规模集成（LSI）和超大规模集成等（VLSI）LSI器件 内含1000~100000个元件（100~1000个等效门）；器件内 含100000个元件（1000个等效门）以上时，称为VLSI。
2三态TTL门
• 工作原理 • 符号 • 例子
三态：高电平、低电平、高阻态 （输出与电源U断开、与地也断开） 当使能端G与门的交界处有非号说明 低有效：当G=0时，门执行其功能 （如本例中执行与非门的功能）当 G=1时，输出呈现高阻态； G A B F 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 X X 高阻态 当G与门的交界处无非号，则说明高 有效：当G=1时，门执行其功能当 G=0时，输出为高阻态。
二极管与门
三极管非门
• Ui=0.2V 三极管截止，Uo=Ucc=5V • Ui=5V 三极管饱和，Uo=Uces=0.2V
晶体管与非门
• 利用二极管与门和一个非门可构成一个 与非门电路
TTL与非门
• 组成：（三部分）
输入级: T1 (多发射极晶体管)R1 与功能 中间极:T2和R2,R3 非功能 输出级:T3,D,T4和R4
CMOS反相器
• 电路组成 • 传输特性
I区:Ui≥0且<UGS(th)N.T1管截止,T2管导通. 输出电压U0=UOH=UDD Ⅱ区: Ui ≥ UG S(th)N且<UDD/2,T1管和T2管 皆导通, IDD随UI的增加而增大,UO随UI的增加而减小. Ⅲ区:UI在UDD/2附近.T1和T2管皆导通,输出 电压UO随UI增加而急剧地减小.当UI=UDD/2 , 电源电流IDD到达最大值. Ⅳ区:Ui>UDD/2且≤ UDD -|UGS(th)P | T1和T2管皆导通, IDD随着U1增加而减小;UO随UI增加而继续减小. Ⅴ区: UI>UDD -|UGS(th)P |且≤ UDD ,T2管截止, T1管导通. IDD=0 UO=UOL=0V,
不同逻辑系列的配合问题
• (一)逻辑电平的配合
– CMOS可以直接驱动TTL电路 – TTL通过上拉电阻驱动CMOS电路
• (二)驱动能力的配合
本章小结
• 1.教学内容 • 分立元件三极管非门； • 常用集成门电路的工作原理、参数及使用方 法。 • 2.教学要求 • 了解三极管非门的电路结构与工作原理； • 了解与非门和三态门的基本工作原理； • 掌握常用TTL集成门（例如与非门、三态门） 的主要特性参数与使用方法； • 了解CMOS电路系列主要特性参数
CMOS传输门
• • • • 电路组成 符号 工作原理 外部工作情况
– – – – – MOS管的漏极和源极是 可以随电路的工作情况 相互交换的， 且MOS管的 源和漏是对称的
ABC ABC ABC AC ABC C ( A B) C * AB C AB
CMOS逻辑门
TTL门的主要参数
• 空载功耗 • 传输特性
– 噪声容限： – UNH=UOH(MIN)-UIH(MIN) – UNL=UIH(MAX)-UOH(MAX)
• 传输延时tpd和速度功耗积 • 扇出系数NO
– NO=输出/输入
肖特基TTL电路STTL
• • • • • • 提高工作速度 二极管DK是肖特基势垒 二极管.这种二极管的正 向压降仅0.3V.开关速度 比一般PN结二极管快一 万倍.在图中,由于DK的引入,可使三极管的关闭时 间减少;DK的引入却不会使三极管的开启时间变坏, 这是因为 , 当三极管由截止区转向放大区 , 直到进 入饱和区之前,其集电结为反向偏置,DK截止,DK上 无电流流过,不会影响三极管的基极电流.
– 电路组成 – 工作原理
CMOS三态门
• 工作原理
a: G'=0 高阻态 G'=1 A=1 F=0 A=0 F=1 b: G'=0 T1=0 T3=0 高阻态 G'=1 T1=1 A=1 T2=0 T3=1 F=1 A=0 T2=1 T3=0 F=0 c: G=0 T3=1 A=0 F=0 A=1 F=1 G=1 T3=0 T1=0 高阻态 d: G=0 A=0 T1=1 T2=0 F=0 A=1 T1=0 T2=1 F=1 G=1 T1=0 T2=0 高阻态