数字逻辑IC集成电路的分类

数字逻辑IC集成电路的分类

随着半导体材料和工艺技术的发展，标准数字逻辑IC集成电路的种类和性能有了很大的发展和提高。数字逻辑IC集成电路有各种系列，种类齐全，可以方便地选择和搭配。这里正芯网将从工艺上为大家介绍数字逻辑IC集成电路的分类。

数字逻辑IC根据根据工艺不同可分为双极性数字逻辑IC、CMOS数字逻辑IC以及双极性—CMOS逻辑IC（也可称为BiCMOS数字逻辑IC）三大类，每一大类又可分为若干种，见图1。

图1数字逻辑集成电路系列

一、双极性数字逻辑IC

双极性数字逻辑IC是以晶体管工艺为基础的。按工作原理，又可分为TTL 电路即晶体管一晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic)及ECL电路即发射极耦合逻辑(Emitter Coupled Logic)电路。

1、TTL电路

TTL电路是目前应用最广的数字逻辑IC，它由DTL演变而来。DTL即二极管一晶体管逻辑(Diode Transistor Logic)，输入为二极管，输出为一个三极管。DTL的缺点，第一是晶体管由导通变截止时基极电荷放电时间长，影响了tph,其次是晶体管截止时无输出电流通路。标准TTL电路(例如7400)正是为克服DTL 的缺点而产生的。在集成电路中使用了肖特基二极管，产生了速度更快的STTL 电路，为减小负载功耗，增大集成电阻值，出现了LSTTI电路。LSTTL电路以其功耗低、速度快得到了广泛的使用。进而，选择氧化技术、离子注入技术和溅射扩散技术的应用，现了先进的肖特基TTL电路即ASTTL和FAST电路，并有相应的低功耗的ALSTTL电路。ALSTTL电路和FAST电路，可能成为使用最多的数字逻辑集成电路之一。

TTL电路的基本特征是晶体管的饱和和截止，正是依赖晶体管的这两个截然不同的状态才构成TTL电路TTL电路的主要特点是速度较快，驱动能力强，输入输出电压曲线比较接近，因而电路的耦合方便。

在要求速度更高的应用中，应首推ECL电路。它虽然也属双极性电路，但其原理与TTL完全不同，不是工作在饱和截止状态，而是工作于非饱和状态。

2、ECL电路

ECL电路工作于非饱和状态。当输入电压在门槛电平(例如一1.3V)以上或以下时。使输出晶体管工作于不同深度的通导状态。因而输出晶体管有不同的集电极电压。输出电压是用射极跟随器产生的。ECL的l0K系列、门延迟为2ns，10KII系列为1ns，而l00K系列门延迟仅有0.75ns。

然而ECL电路使用负电源，输出必须加下拉电阻，高低电平之差只有0.8V，而且不能直接与其它种类的数字逻辑电路连接。这些因素都限制了ECL电路的使用。

二、CMOS数字逻辑IC

标准的CMOS数字逻辑IC的基本电路是两个互补的金属氧化物场效应晶体管(即MOSFET)，早期产品为4000系列和4500系列，后来发展的高速CMOS 电路为HC系列和HCT系列，如74HCXX或74HCTXX，而最近出现的是先进的CMOS电路74ACXX系列或74ACTXX系列。

CMOS数字逻辑IC的主要特点是待机(Stand by)状态下不消耗电源电流；输出电压振幅大，几乎从0V到电源电压，因此抗干扰性能好。

早期的应用中，CMOS数字逻辑IC主要用于速度较慢，负载轻的电路中。而最新发展的ACXX系列和ACTXX系列，其速度和负载能力几乎和高速TTL 相差不多。

三、BiCMOS数字逻辑IC

CMOS数字逻辑IC的弱点是不能驱动重负载，但它功耗小；TTL的弱点是功耗大，但其速度快，克服二者的弱点，而利用其优点，于是便出现了双极性CMOS电路，即BiCM0S电路。

BiCMOS逻辑IC的早期产品是美国TI公司的74BC系列和日本东芝公司的74BCT系列。前者是为了克服74AS电路功耗电流大。而在工艺上做入了CMOS开关元件：而后者是把74F系列的输出部分做到CMOS电路的输出上。然而这两种电路没有互换性。为具有互换性，这两个公司又发表了改良版的

74ABT系列。BiCMOS兼收了CM0S电路和TTL电路的优点，避免二者的弱点，有希望成为数字逻辑IC的主流。