集成逻辑门综述.doc

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1、数字集成电路综述—、CMOS和TTL概念Plrt基于PN结的半导体管仃ransistor）,属于电流控制器件。为了减少功耗和发热，又研究出了基于电场效应的半导体管，称为场效应管（FET）,属于电压控制器件。PN结晶体管中多数载流子和少数载流子同时起作用（电子、空穴同时流动），所以称之为双极型三极管，简称晶体管。场效应管则仅仅利用多数载流子（N型的电子、P型的空穴）导电，所以称之为单极型三极管或单极型晶体管。场效应管的突出特点是内阻很大，所以电流很小（uA级），功耗极小。场效应管有结型和绝缘栅型两大类。结型管又分N沟结型和P沟结型；绝缘

2、栅管又分为N沟增强型、N沟耗尽型、P沟增强型、P沟耗尽型四种。6种管符号有别。绝缘栅型场效应管输入阻抗极高，在开关电路和逻辑电路中得到广泛应用。由结场效应晶体管N沟结构P沟结构漏极删极堆极漏极源极N沟耗尽型F沟耗尽型分-衬底耳-衬底M0S场效应晶体管1沟増强型P沟増强型牛衬底牛衬底Is于绝缘栅型场效应管用到了金属、氧化物以及半导体，所以也称之为金属-氧化物-半导体（Metal-OxideSemiconductor）场效应管，按英文字头称为MOSFET、简称MOS管。MOS管的突出缺点是速度不如双极型晶体管，为此研究出了P沟和N沟结合的

3、互补MOS管(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)^即CMOS管。CMOS管的出现使得FET得到广泛使用。细分还有HMOS（高速CMOS）、CHMOS（高速低功耗CMOS）等。ir<构成数字集成电路的基础元件是三极管，基于双极型三极管的数字集成电路称为TTL仃ransistor-Transistor-Logic）电路，基于CMOS的集成电路就称为CMOS电路。TTL电路仃ransistor-Transistor-Logic)度快、输入阻抗小、功耗大，工作电压5VO国际上以美国德州仪器公司的产品

4、SN54/74系列为公认通用系列，其中74LSxx为高速低功耗产品，应用最为普遍。CMOS电路(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)度比TTL慢、输入阻抗大、功耗低，工作电压3-18VO国际上以美国无线电公司(RCA)的CD4000系列和美国国家半导体公司(NS)的高速54/74HCXX系列为公认通用系列。双敬藝成门电路戦藝成门电路TTLLSTTLHTL11PB0SNM0SCMOS特点盲速低功耗抗干扰趙盲速12-22每门延退(ns)10-402-105-1560-9050-1000.2-101

5、-1080-1801-515-20300400抗干扰能力较弱电淖电压(V)150S较頼-20<150.01403-15二、CMOS和TTL对比1.TTL电平：输出高电平＞2・4V瀚出低电平＜0.4Vo在室温下，一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平＞=2.0V,输入低电平＜=0.8V,噪声容限是0.4Vo2.CMOS电平:逻辑电平W的电压接近于电源电压，逻辑电平©接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。3.电平转换电路:因为TTL和COMS的高低电平的值不一样(TTL5W==＞CMOS3・3v)

6、,所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。4.TTL和COMS电路比较：%1TTL电路是电流控制器件，而COMS电路是电压控制器件。%1TTL电路的速度快，传输延迟时间短（5-10ns）,但是功耗大。COMS电路的速度慢，传输延迟时间长（25・50ns）,但功耗低。COMS电路的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片越热。%1COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到

7、40mA以上，很容易烧毁芯片。防御措施:•在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过规定电压。•芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。•在VDD和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。•当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS电路的电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。5.COMS电路的使用注意事项①COMS电路时电压控制器件，它的输入阻抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所=

8、以，不用的管脚不能悬空，要接上拉电阻或者

9、下拉电阻，给它一个恒定的电平。%1输入端接低内阻的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在4mA之内。%1当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。④当输入端接大电容时，应该在输入端和电容