集成电路的系统知识[精选].doc

集成电路的系统知识 集成电路是20世纪60年代发展起来的一种半导体器件，它的英文名称为Integrated Circuites，缩写为IC。它是以半导体晶体材料为基片，经加工制造，将元件、有源器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上，执行某种电子功能的微型化电路。 随着科学技术的迅速发展和对数字电路不断增长的应用要求，集成电路生产厂家积极采用新技术、改进设计方案和生产工艺，沿着提高速度、降低功耗、缩小体积的方向作不懈努力，不断推出各种型号的新产品。仅几十年时间，数字电路就从小规模、中规模、大规模发展到超大规模、巨大规模。 集成电路的种类相当多，集成电路按制作工艺来分可分为三大类，即半导体集成电路，膜集成电路及混合集成电路。目前世界上生产最多、应用最广的就是半导体集成电路。半导体集成电路又可分为DDL（二极管－二极管逻辑）集成电路、DTL（二极管－三极管逻辑）集成电路、HTL高电压（二极管－三极管逻辑）集成电路、TTL（三极管－三极管逻辑）集成电路、ECL（射极偶合逻辑或电流开关逻辑）集成电路和CMOS（互补型金属氧化物半导体逻辑）集成电路。目前应用最广泛的数字电路是TTL电路和CMOS电路。 TTL电路以双极型晶体管为开关元件，所以又称双极型集成电路。根据应用领域的不同，它分为54系列和74系列，前者为军品，一般工业设备和消费类电子产品多用后者。74系列数字集成电路是国际上通用的标准电路。其品种分为六大类：74××（标准）、74S××（肖特基）、74LS××（低功耗肖特基）、74AS××（先进肖特基）、74ALS××（先进低功耗肖特基）、74F××（高速）、其逻辑功能完全相同。它具有速度高、驱动能力强等优点，但其功耗较大，集成度相对较低。 MOS电路又称场效应集成电路，它的主要优点是输入阻抗高、功耗低、抗干扰能力强且适合大规模集成。特别是其主导产品CMOS集成电路有着特殊的优点，如静态功耗几乎为零，输出逻辑电平可为VDD或VSS，上升和下降时间处于同数量级等，因而CMOS集成电路产品已成为集成电路的主流之一。其品种包括4000系列的CMOS电路以及74系列的高速CMOS电路。其中74系列的高速CMOS电路又分为三大类：HC为CMOS工作电平；HCT为TTL工作电平（它可与74LS系列互换使用）；HCU适用于无缓冲级的CMOS电路。74系列高速CMOS电路的逻辑功能和引脚排列与相应的74LS系列的品种相同，工作速度也相当高，功耗大为降低。 另外，随着推出BiCMOS集成电路，它综合了双极和MOS集成电路的优点，普通双极型门电路的长处正在逐渐消失，一些曾经占主导地位的TTL系列产品正在逐渐退出市场。CMOS门电路不断改进工艺，正朝着高速、低耗、大驱动能力、低电源电压的方向发展。BiCMOS集成电路的输入门电路采用CMOS工艺，其输出端采用双极型推拉式输出方式，既具有CMOS的优势，又具有双极型的长处，已成为集成门电路的新宠。 半导体存储器和可编程逻辑器件介绍 半导体存储器主要用于计算机的程序或数据的存储，它分为ROM和RAM两种。RAM是随机存取存储器，它的读写速度很高，它分为动态(DRAM)和静态(SRAM)两种。DRAM是靠寄生电容存储信息，需要定时刷新，否则信息会丢失。DRAM的功耗小，结构简单，在容量大的计算机中被广泛应用。SRAM主要用于存储容量小的微型机中。 PROM是(可编程只读存储器)，可用来存储程序、固定数据，这些程序及数据以二进制码的形式事先存入PROM中，断电时它们不会丢失，在使用时只供读出，而不能随时写入，故称为可编程只读存储器。若能多次擦除多次编程的ROM称为EPROM(可擦除可编程只读存储器)，能快速擦除快速写入信息的ROM称为Flash(快省存储器)。 PROM、EPROM除了存储数据外，还可以编程逻辑函数，具有这种可编程逻辑函数功能的器件还包括PLA、PAL和GAL等。PLA主要由与阵列、或阵列构成，两个阵列都是可编程的。PAL则由可编程的与阵列、固定的或阵列和输出电路三部分构成，与阵列采用双极型熔丝结构。GAL由与阵列、或阵列和输出逻辑宏单元三部分组成，GAL是采用E2CMOS工艺制造，可多次进行改写，使用方便，借助开发的硬件和软件，可以用GAL实现所有中、小规模数字集成器件。PAL的功能不如GAL，但是读写速度比GAL高。 可编程逻辑器件PLD按照有无寄存功能分为组合PLD和时序PLD两类。按照电路结构的不同，则有PLA和PGA型两大类。即: 目前用得最多的是GAL器件和FPGA器件。PLD器件，尤其是FPGA器件的显著优点是：高速度(ns级)，高可靠性，且具有加密功能，不易被人仿冒制作，具有无限次编程的能力，且高密度集成(1百万门／片的芯片正在推出)，体积小，功能强大，易学易用