數(shù)電課件 2.2 集成邏輯門電路學習資料

2.2

集成電路及數(shù)字邏輯系列2.2.1集成電路的基本概念集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC)就是把電路中的半導體器件、電阻、電容及導線制作在一塊半導體基片(芯片)上，并封裝在一個殼體內所構成的完整電路。數(shù)字集成電路就是用來處理數(shù)字信號的集成電路。與分立元件電路相比，集成電路具有重量輕、體積小、功耗低、成本低、可靠性高和工作速度高等優(yōu)點。1.集成電路的特點(1)按集成度可分為a.小規(guī)模集成電路(SSI-SmallScaleIntegration)，每片組件內包含10~100個元件(或10~20個等效門)。b.中規(guī)模集成電路(MSI-MediumScaleIntegration)，每片組件內含100~1000個元件(或20~100個等效門)。邏輯門和觸發(fā)器是目前常用的SSI。譯碼器、數(shù)據選擇器、加法器、計數(shù)器、移位寄存器等組件是常用的MSI。2.數(shù)字集成電路的分類c.大規(guī)模集成電路(LSI-LargeScaleIntegration)，每片組件內含1000~100000個元件(或100~1000個等效門)。d.超大規(guī)模集成電路(VLSI-VeryLargeScaleIntegration)，

每片組件內含100000個以上的元件(或1000個以上等效門)。常見的LSI、VLSI有只讀存儲器、隨機存取存儲器、微處理器、單片微處理機、位片式微處理器、高速乘法累加器、通用和專用數(shù)字信號處理器等。此外還有專用集成電路ASIC，如可編程邏輯器件PLD。PLD是近十幾年來迅速發(fā)展的新型數(shù)字器件，目前應用十分廣泛，(2)按電路內部有源器件的不同可分為a.雙極型晶體管集成電路(c)晶體管—晶體管邏輯(TTL-TransistorTransistorLogic)(d)射極耦合邏輯(ECL-EmitterCoupledLogic)(e)集成注入邏輯(I2L-IntegratedInjectionLogic)主要有:(a)電阻晶體管邏輯（RTL-ResistorTransistorLogic)(b)二極管晶體管邏輯（DTL-DiodeTransistorLogic)b.MOS(MetalOxideSemiconductor)集成電路主要有：NMOS、PMOS和CMOS等幾種類型。目前已生產了BiCMOS器件，它由雙極型晶體管電路和MOS型集成電路構成，能夠充分發(fā)揮兩種電路的優(yōu)勢，缺點是制造工藝復雜。TTL和CMOS集成電路的特點：(a)TTL集成電路工作速度高、驅動能力強，但功耗大、集成度低；(b)MOS集成電路集成度高、功耗低，但工作速度略低，超大規(guī)模集成電路基本上都是MOS集成電路。2.2.2常用數(shù)字邏輯系列和參數(shù)介紹1、TTL和CMOS系列簡介在數(shù)字邏輯系列中，目前主要使用的是TTL系列和CMOS系列。TTL主要有74系列，它是國際上通用的標準電路。TTL主要系列：標準系列（74

系列）高速型（74H系列、74F）1)TTL肖特基（Schottly）型（74S系列）低功耗肖特基型（74LS系列）改進低功耗肖特基型（74ALS系列）改進肖特基型（74AS系列）低功耗型（74L系列）國際上通用的CMOS數(shù)字電路主要有：

2）CMOS我國上海元件五廠也開發(fā)了CC4000B系列，CC4000B系列與國際上同序號產品可互換使用。美國RCA公司開發(fā)的CD4000系列美國摩托羅拉公司開發(fā)的MC14500系列（即4500）民用74高速CMOS系列電路（54系列為軍用系列），其邏輯功能及外引線排列與相應的TTL74系列相同，工作速度相當，而功耗卻大大降低。74HC系列,為CMOS電平。74系列常用的有兩類：74HCT系列為TTL電平，可以與同序號TTL74系列互換使用。74BiCMOS系列是將高速雙極型晶體管和低功耗CMOS相結合構成的低功耗和高速的數(shù)字邏輯系列。2.集成電路的主要參數(shù)

1)邏輯電平在實際應用中，由于噪聲的影響不能如此精確的定義邏輯0和邏輯1，而是定義兩個電壓范圍來表示邏輯0和邏輯1。理想的邏輯1定義為器件的電源電壓值，邏輯0為0V。邏輯0電壓范圍不確定區(qū)域邏輯1電壓范圍0V電源值電壓不同邏輯系列這個范圍有所不同，同一器件輸入和輸出數(shù)字信號的邏輯0和1的電壓范圍也不同。注意：2）扇出系數(shù)是指在保證電路正常工作的條件下，輸出最多能驅動的同類門的數(shù)量。扇出系數(shù)是衡量邏輯門輸出端帶負載能力的一個重要參數(shù)。是指加在輸入端的信號值發(fā)生變化時，信號從門的輸入端傳播到輸出端的平均傳輸延遲。4）傳輸延遲3）功耗是指邏輯門所消耗的電源功率。5）噪聲容限是指允許加在一個輸入信號上的最大外部噪聲電壓。集成邏輯門是最基本的數(shù)字集成電路，是組成數(shù)字邏輯的基礎。常用的集成門電路，大多采用雙列直插式封裝（Dual-In-linePackage，縮寫成DIP）。集成門電路外形圖2.2.3集成邏輯門的封裝特點槽口1233467141312111098管腳編號集成芯片表面有一個缺口（引腳編號的參考標志），如果將芯片插在實驗板上且缺口朝左邊，則引腳的排列規(guī)律為：左下管腳為1引腳，其余以逆時針方向從小到大順序排列。一般引腳數(shù)為：14、16、20等。槽口1233467141312111098管腳編號絕大多數(shù)情況下，電源從芯片左上角的引腳接入，地接右下引腳。一塊芯片中可