数字集成电路及其应用实例

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1、第9章数字集成电路及应用9.1数字集成电路的分类与特性9.2集成门电路和中规模组合逻辑电路9.3中规模时序逻辑集成电路9.4集成555定时器及其应用7/17/20211集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院9.1.1数字集成电路的分类CMOS和TTL集成电路是生产数量最多、应用最广泛、通用性最强的两大主流数字集成电路。9.1数字集成电路的分类与特性数字集成电路的种类繁多,在实际应用中,广泛使用的是双极型(如TTL、HTL、DTL、ECL)等和单极型(如CMOS、PMOS、NMOS)等集成电路。7/17/20212集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院

2、1.TTL数字集成电路(1)74系列(2)74H系列(3)74S系列(4)74LS系列(5)74ALS系列(6)74AS系列(7)74F系列TTL是晶体管输入-晶体管输出的逻辑电路,它由NPN或PNP型晶体管组成。7/17/20213集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院2.CMOS数字集成电路(1)标准型4000B/4500B系列(2)74HC系列(3)74AC系列电压范围宽(3~18V)、功耗小、速度较低、品种多、价格低廉。是高速CMOS标准逻辑电路系列,在保持低功耗的前提下,具有与74LS系列同等的工作速度。具有与74AS系列同等的工作速度和CMOS集成

3、电路固有的低功耗及电源电压宽等特点。CMOS数字集成电路是由P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管,按照互补对称形式连接起来的。7/17/20214集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院1.TTL电路的一般特性9.1.2数字集成电路的一般特性(1)电源电压范围(2)频率特性(3)TTL电路的电压输出特性TTL电路的工作电源电压范围很窄。S、LS、F系列为5.0±5%;AS、ALS系列为5.0±10%TTL电路的工作频率比4000系列的高。当工作电压为+5V时,输出高电平大于2.4V,输入高电平大于2.0V;输出低电平小于0.4V,输入低电平小于0.8V。7

4、/17/20215集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院标准TTL电路为16mA;LS-TTL电路为8mA;S-TTL电路为20mA;ALS-TTL电路为8mA;AS-TTL电路为20mA。标准TTL电路为40;LS-TTL电路为20;S-TTL电路为50;ALS-TTL电路为20;AS-TTL电路为50。(4)最小输出驱动电流(5)扇出能力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,但是它们在电路的速度和功耗方面存在着明显的差别。7/17/20216集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院2.CMOS系列集成电路的一般特

5、性(1)电源电压范围(2)功耗(3)输入阻抗(4)抗干扰能力电源电压范围为3~18V。74HC系列约在2~6伏。当电源电压VDD=5V时,CMOS电路的静态功耗分别是:门电路类为2.5~5W;缓冲器和触发器类为5~20uW;中规模集成电路类为25~100W。CMOS电路的输入阻抗取决于输入端保护二极管的漏电流,因此输入阻抗极高,可达108~1011Ω以上。因为它们的电源电压允许范围大,因此它们输出高低电平摆幅也大,抗干扰能力就强。7/17/20217集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院(5)逻辑摆幅(6)扇出能力(7)抗辐射能力(8)CMOS集成电路的制

6、造输出的逻辑高电平“1”非常接近电源电压VDD,逻辑低电平“0”接近电源VSS。在低频工作时,一个输出端可驱动50个以上CMOS器件。CMOS管是多数载流子受控导电器件,射线辐射对多数载流子浓度影响不大。CMOS集成电路的制造工艺比TTL集成电路的制造工艺简单,占用硅片面积小,适合于制造大规模和超大规模集成电路。7/17/20218集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院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,且容易引起损坏。9.1.3使用数字集成电路的注意事项2.电源的电压的极性千万不能接反。3.CMOS电路要求

7、输入信号幅度不能超过VDD~VSS。4.对多余输入端的处理。对CMOS电路,多余的输入端不能悬空;对TTL电路,对多余的输入端允许悬空。5.多余的输出端,应该悬空处理,决不允许直接接到VDD或VSS。7/17/20219集成电路原理及应用山东理工大学电气与电子工程学院6.由于CMOS电路输入阻抗高,容易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。7.多型号的数字电路它们之间可以直接互换使用,但有些引脚功能、封装形式相同的IC,电参数有一定差别,互换时应注意。8.注意设计工艺,增强抗干扰措施。在设计印刷线路板

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