常用数字集成电路原理与应用.pdfVIP

一、 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。如图 0-1 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 I ２ L(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。 CMOS 数字集成电路电路主要分为 4000 （4500 系列）系列、 54HC/74HC 系列、 54HCT/74HCT 系列等，实际上这三大系列之 间的引脚功能、排列顺序是相同的，只是某些参数不同而已。例如， 74HC4017 与 CD4017 为功能相同、 引脚排列相同的电路， 前者的工作速度高， 工作电源电压低。 4000 系列中目前最常用的是 B 系列，它采用了硅栅工艺和双缓冲输出结构。 Bi-CMOS 是双极型 CMOS （Bipolar-CMOS ）电路的简称，这种门电路的特点是逻辑 部分采用 CMOS 结构，输出级采用双极型三极管， 因此兼有 CMOS 电路的低功耗和双 极型电路输出阻抗低的优点。 综上所述， TTL74 系列、 CMOS 4000 （4500 ）系列是通用性最强、应用最广泛的数字 集成电路，因此，本书重点介绍这两类常用的数字集成电路。