数字集成电路

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。依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。

目录注意事项一般特性类别说明内部设计逻辑功能型号构成基本

介绍

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，且简单引起损坏。TTL集成电路的电

源电压允许变化范围比较窄，一般在4.5～5.5V之间，因此必需使用

+5V稳压电源；CM0S集成电路的工作电源电压范围比较宽，有较大的选

择余地。选择电源电压时，除首先考虑到要避开超过极限电源电压外，

还要注意到，电源电压的高处与低处会影响电路的工作频率等性能。电

源电压低，电路工作频率会下降或加添传输延迟时间。例如CM0S触发器，当电源电压由+15V下降到十3V时，其工作频率将从10MHz下降到

几十千赫。

②电源电压的极性千万不能接反，电源正负极颠倒、接错，会由

于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，即充足

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），或者电源电压蓦地变化时，电路电流可能会快速增大，烧坏器件，这种现象称为可控硅效应。防备可控硅效应的措施重要有：

·输入端信号幅度不能大于VDD和小于0V；

·除去电源上的干扰；

·在条件允许的情况下，尽可能降低电源电压，假如电路工作频

率比较低，用+5V电源供电；

·对使用的电源加限流措施，使电源电流被限制在30mA以内。

④对多余输人端的处理。对于CM0S电路，多余的输人端不能悬空，否则，静电感应产生的高压简单引起器件损坏，这些多余的输人端应当

接yDD或yss，或与其他正使用的输人端并联。这3种处置方法，应依

据实际情况而定。

对于TTL电路，对多余的输人端允许悬空，悬空时，该端的逻辑

输入状态一般都作为“1”对待，虽然悬空相当于高电平，并不影响与门、与非门的逻辑关系，但悬空简单受干扰，有时会造成电路误动作。

因此，多余输人端要依据实际需要做适当处理。例如，与门、与非门的

多余输人端可直接接到电源上；也可将不同的输人端公用一个电阻连接

到电源上；或将多余的输人端并联使用。对于或门或非门的多余输人端

应直接接地。

⑤多余的输出端应当悬空处理，决不允许直接接到VDD或VSS，否则会产生过大的短路电流而使器件损坏。不同逻辑功能的CM0S电路的

输出端也不能直接连到一起，否则导通的P沟道MOS场效应管和导通的

N沟道MOS场效应管形成低阻通路，造成电源短路而引起器件损坏。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。假

如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人上拉电阻。

⑥由于CM0S电路输人阻抗高，简单受静电感应发生击穿，除电路

内部设置保护电路外，在使用和存放时应注意静电屏蔽；焊接CM0S电

路时，焊接工具应良好接地，焊接时间不宜过长，焊接温度不要太高。

更不能在通电的情况下，拆卸，拔、插集成电路。

⑦多型号的数字电路之问可以直接互换使用，如国产的CC4000系

列可与CD4000系列、MC14000系列直接互换使用。但有些引脚功能、封

装形式相同的IC，电参数有肯定差别，互换时应注意。

⑧注意设计工艺，加强抗干扰措施。在设计印制线路板时，应避

开引线过长，以防止信号之间的窜扰和对信号传输的延迟。此外要把电

源线设计得宽一些，地线要进行大面积接地，这样可削减接地噪声干扰。在CM0S逻辑系统设计中，应尽量削减电容负载。电容负载会降低CM0S

集成电路的工作速度和加添功耗。

一般特性

（1）电源电压范围

TTL电路的工作电源电压范围很窄。S，LS，F系列为5V±5%；AS，ALS系列为5Y±10%。

（2）频率特性

TTL电路的工作频率比4000系列的高。标准TTL电路的工作频率

小于35MHz；LS系列TTL电路的工作频率小于40MHz；ALS系列电路的

工作频率小于70MHz；S系列电路的工作频率小于125MHz；AS系列电路

的工作频率小于200MHz.

（3）TTL电路的电压输出特性

当工作电压为十5V时，输出高电平大于2.4V，输人高电平大于

2.0V；输出低电平小于0.4V，输人低电平小于0.8V。

（4）最小输出驱动电流

标准TTL电路为16mA；LS－TTL电路为8mA；S－TTL电路为20mA；ALS－TfL电路为8mA；AS－TTL电路为⒛mA。大电流输出的TTL电路：

标准TTL电路为48mA；LS－TTL电路为24mA；S－TTL电路为64mA；ALS

－TTL电路为24/48mA；AS－TTL电路为48/64mA。

（5）扇出本领（以带动LS—TTL负载的个数为例）

标准TTL电路为40；IS－TTL电路为20；S－TTL电路为50；ALS—TTL电路为20；AS—TTL电路为50。大电流输出的TTL电路：标

准TTL电路为120；LS－TTL电路为60；S－TTL电路为160；ALS－TTL 电路为60/120；AS－TTL电路为120/160。

对于同一功能编号的各系列TTL集成电路，它们的引脚排列与逻辑功能完全相同。比如，7404，74LS04，74A504，74F04，74ALS04等各集成电路的引脚图与逻辑功能完全一致，但它们在电路的速度和功耗方面存在着明显的差别。

（1）电源电压范围

集成电路的工作电源电压范围为3～18V，74HC系列为2～6V。

（2）功耗

当电源电压VDD=5V时，CM0S电路的静态功耗分别是：门电路类为2.5～5μW；缓冲器和触发器类为5～20μW；中规模集成电路类为25～100μW，

（3）输人阻抗

CM05电路的输入阻抗只取决于输人端保护二极管的漏电流，因此输人阻抗极高，可达108～1011Ω以上。所以，CM0S电路几乎不消耗驱动电路的功率。

（4）抗干扰本领

由于它们的电源电压允许范围大，因此它们输出高处与低处电平摆幅也大，抗干扰本领就强，其噪声容限值为45%VDD保证值可达

30%VDD，电源电压越高，噪声容限值越大。

（5）逻辑摆幅

CM0S电路输出的逻辑高电平“1”特别接近电源电压VDD逻辑低电平“0”接近电源Vss，空载时，输出高电平VOH=VCC—0.05V，输出低电平VOL=0.05V。因此，CM0S电路电源利用系数。

（6）扇出本领