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