数字集成电路特点与分类
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。
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
数字电子技术_集成电路知识概述
F=AB
1
1
0
1
0
1
二极管与门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形
2、二极管或门 最简单的或门电路也是由二极管和电阻组成。
A、B同时为 低电平0v
F为0v
最简单的或门电路也是由二极管和电阻组成。
A、B当中有一 个是高电平 F为高电 平2.3v
则输入、输出逻辑电平列表为：
A(v)
0 0 3 3
F为3.7v
A、B同时为 高电平3v
则输入、输出逻辑电平列表为：
A(v) 0 0 3 3 B(v) 0 3 0 3 F(v) 0.7 0.7 0.7 3.7
如果规定2v以上为高电平，用逻辑1状态表 示；1v以下为低电平，用逻辑0表示。则逻辑 电平列表改写成真值表为：
A 0 0 B 0 1 F 0 0
⑵ A+B分相器
A、B均 为低电平
F2必然为 高电平，F1 为低电平。 输入、输出的逻辑关 系为： F1 A B VT1、VT2 都截止
F2 A B
根据以上分析，不难得到n个变量之(或)的 分相器。
其输出与输入变量的逻辑关系为：
F 1 A B C K F2 A B C K
B(v)
0 3 0 3
F(v)
0 2.3 2.3 2.3
如果规定2v以上为高电平，用逻辑1状态表示； 1v以下为低电平，用逻辑0表示。则逻辑电平列 表改写成真值表为：
A B F
0
0 1 1
0
1 0 1
0
1 1 1
F=A+B
二极管或门 （a）电路 （b）逻辑符号 （c）工作波形
3、非门
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。
数字电路整理综述
数字电路整理（第五版）第一章 数字逻辑概论 1、数字集成电路的分类根据电路的结构特点及其对输入信号的响应规则的不同，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
从电路的形式不同，数字电路可分为集成电路和分立电路 从器件不同，数字电路可分为TTL 和 CMOS 电路从集成度不同，数字集成电路可分为小规模（最多12个）、中规模（<99）、大规模(<9999)、超大规模(<99999)和甚大规模五类(>1000000)。
2、模拟信号与数字信号模拟信号：时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、三角波等 数字信号：在时间上和数值上均是离散的信号3、数字波形的两种类型第一种非归零型，第二种归零型（一个周期内必归零） 4.重要参数（1）比特率 --- 每秒钟转输数据的位数 (2) 周期性和非周期性（非理想）（3）脉冲宽度 (tw )---- 脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间 （4）占空比 Q ----- 表示脉冲宽度占整个周期的百分比（5）上升时间tr 和下降时间tf ----从脉冲幅值的10%到90% 上升 下降所经历的时间( 典型值ns ) 5、几种进制数及其转换二进制：以2为基数的计数体制（B ）（0.1） 十进制：以10为基数的计数体制（D ）（0~9）O t八进制：以8为基数的计数体制(O)（0~7）十六进制：以16为基数的计数体制(H)（0~9、A~F）1)、十进制数转换成二进制数：a. 整数的转换：“辗转相除”法:将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零，所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数。
（2n-1……….2 ³+2 ²+2 ¹+2 º）b. 小数的转换：将十进制小数每次除去上次所得积中的整数再乘以2，直到满足误差要求进行“四舍五入”为止，就可完成由十进制小数转换成二进制小数。
（2-1+2-2+2-3+………）2)、二--十六进制之间的转换转换时，由小数点开始，整数部分自右向左，小数部分自左向右，四位一组，不够四位的添零补齐，则每四位二进制数表示一位十六进制数。
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。
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。
什么是集成电路和它的分类
什么是集成电路和它的分类集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是现代电子技术中的一项重要成果，也是电子设备发展的基础。
它是将数百至数十亿个电子器件以及被连接的元件封装在一个非常小的半导体芯片上，并且在芯片上完成电子器件的制造、连接和组合。
在集成电路中，电子器件可以是晶体管、二极管、电阻器等，它们的功能是通过电流或电压进行控制和传输。
集成电路的分类通常可以根据不同的标准进行，下面将从不同的角度对集成电路进行分类。
一、按集成度分类1. 小规模集成电路（Small Scale Integration，简称SSI）：SSI通常指电路规模在10至100个晶体管之间的集成电路。
这种集成电路主要用于一些简单而又特定的功能模块，如门电路、触发器等。
2. 中规模集成电路（Medium Scale Integration，简称MSI）：MSI 是指电路规模在100至1000个晶体管之间的集成电路。
这类集成电路主要用于一些功能较为复杂的模块，如计数器、暂存器等。
3. 大规模集成电路（Large Scale Integration，简称LSI）：LSI一般指电路规模在1000至1万个晶体管之间的集成电路。
这类集成电路可以实现更复杂的功能，如微处理器、存储器等。
4. 超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，简称VLSI）：VLSI是指电路规模在1万至100万个晶体管之间的集成电路。
这类集成电路拥有更高的综合集成度，可以实现更为复杂的功能，如系统芯片、ASIC芯片等。
5. 超超大规模集成电路（Ultra Large Scale Integration，简称ULSI）：ULSI是指电路规模在100万个晶体管以上的集成电路。
这类集成电路能够实现更加复杂和多样化的功能需求，如高性能处理器、高容量存储器等。
二、按功能分类1. 数字集成电路（Digital Integrated Circuit）：数字集成电路中的电子器件用于处理离散的数字信号，通过逻辑门实现二进制数据的处理和运算。
TTL与CMOS数字集成电路
TTL与CMOS数字集成电路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。
就制造工艺来说，当前使用最普遍的是TTL 和CMOS数字集成电路。
一、TTL集成电路是晶体管-晶体管逻辑集成电路（Transistor-Transistor Logic)的简称，采用双极型工艺制造，双极型数字集成电路，具有高速度和品种多等特点。
主要有54/74系列标准TTL、高速型TTL（H-TTL）、低功耗型TTL（L-TTL）、肖特基型TTL（S-TTL）、低功耗肖特基型TTL（LS-TTL）五等几个系列。
从上世纪六十年代开发成功第一代产品以来，现在已经有以下几代产品：第一代TTL包括SN54/74系列，其中54系列工作温度为-55℃～+125℃，74系列工作温度为0℃～+75℃ ，低功耗系列简称LTTL，高速系列简称HTTL。
第二代TTL包括肖特基箝位系列（STTL)和低功耗肖特基系列（LSTTL）。
第三代为采用等平面工艺制造的先进的STTL(ASTTL)和先进的低功耗STTL（ALSTTL）。
由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。
TTL电路使用TTL管，也就是PN结。
功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5V。
TTL逻辑电平信号规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”(采用二进制来表示数据时)。
数字电路中，由TTL电子元器件组成电路分析时使用电平这一概念。
电平是个电压范围，规定输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
实际情况下电平对应电压：1.标准TTL输入高电平问最小2V，输出高电平最小2.4V,典型值3.4V,输入低电平最大答0.8V，输出低电平最大0.4V，典型值0.2V。
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
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。
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N OH
I OH I IH
0.4103 40106
10
数字集成电路特点与分类
26
N OL
I OL I IL
16 10 1.6
扇出系数 N0=min{NOH,NOL}
数字集成电路特点与分类
27
集电极开路门简称OC门
数字集成电路特点与分类
UCC
28
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。
IIH=40µA; IOL=16mA
IIL=－1.6mA; IOH=－0.4mA
以上电流参数规定流入为正， 流出为负。
数字集成电路特点与分类
P106
19
TTL
非 门 传 输 特 性
当 uI 从 0 V电位逐渐上升到高电位时，输出电 压 u 的变化情况。数字集成电路特点与分类
O
为了区别 1 和 0 两种逻辑状态，规定了20 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。
数字集成电路特点与分类
5
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
数字集成电路特点与分类
6
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
设 UHI=+3V ； UIL=0V。二极管正向导通时的压降近似为0
数字集成电路特点与分类
7
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
电路的真值表
输入 AB 0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V
输出
输入
F
AB
0V
0
0
0V
0
1
0V
1
0
3V
1
1
数字集成电路特点与分类
输出 F 0 0 0 1
UNL=UIL(max)- UOL (Байду номын сангаасax)
=0.8-0.4V=0.4V UOL UIL
数字集成电路特点与分类
24
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。
数字集成电路特点与分类
扇出系数NO： 25 一个与非门能 够驱动同类型 与非门的最大 数目。
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。
数字集成电路特点与分类
如果把传输特性理想化 ，阈值电压就21 是输出高、低电位的分界线
CPU（Pentium)含有元件310万～330万个 数字集成电路特点与分类
4
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。
2.给出结论：IIH=40µA; IOL=16mA (UOL=0数.2字V集成)电路特点与分类
结论：1.计算得出UIL=0 .2V →
17
UOH=3.6V
2.给出结论： IIL=1.6mA(器件手册); IOH=0.4mA (UOH数=字3集.成6电V路特)点与分类
工作参数 P119 TTL
18
8
2. 三极管非门
设 UHI=5V ；UIL=0.2V。三极管饱和时UCES = 0.2V
数字集成电路特点与分类
9
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
数字集成电路特点与分类
10
+
3 晶 体 管 与 非 门
第四章 门电路
数字集成电路特点与分类
1
2
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
数字集成电路特点与分类
UNH=UOH(min)- UIH(min)
=2.4-2.0V=0.4V
UOH
UIH
P106
数字集成电路特点与分类
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。
3
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。
TTL
非
门 传
关闭电压
输 UIL(max)=0.8V
特
性
开启电压 UIH(min)=2.0V
uTH = 1.4V
当 uI 增大到 1.4 V左右时，输出电压 uO急剧下 降，此时对应的输数字入集成电电路特压点与值分类 称为阈值电压 uTH
躁声容限 门电路之间相互连接时，前一级22 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。
数字集成电路特点与分类
11
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
电
5V
路
5V
的 真
5V
值
0.2V 表 数字集成电路特点与分类
输入
AB
0
0
0
1
1
0
1
1
输出 F 1 1 1 0
12
输出级： 推拉式电路 或图腾柱输 出电路
数字集成电路特点与分类
13
P104
数字集成电路特点与分类
14
P N
数字集成电路特点与分类
15
KCL
T1处于“反向运用”放大状态—发射极和集电极颠 倒使用，反向运用时数β字集很成电小路特，点与分小类 于0.05。
结论：1.计算得出 UIH=3.6V
16
→T4饱和,UOL=0.2V
0.3V
KCL 饱和