2.2  集成电路及数字逻辑器件

2.2.1集成电路的概念

        集成电路(简称IC )  就是把电路中的半导体器件.电阻.电容及导线制作在一块半导体基片（芯片）上，芯片用陶瓷或塑料封装在一个壳体内，接线接到外部的引脚，构成一个完整的电路。

引脚数可以从小规模IC的几个到大规模IC的数百个。

集成电路按其处理的信号不同可分为模拟IC和数字IC;

数字系统是由各种数字IC器件构成。

1.  数字集成电路的分类

（1） 按一个封装内所包含的逻辑门的数目或元器件的个数不同，可将集成度可分为

a. 小规模集成电路，每片组件内包含门的个数少于10个。

逻辑门和触发器是目前常见的SSI.

中规模集成电路，每片封装内门的个数有10-100个元件。

译码器.数据选择器.加法器.计数器.移位寄存器等组件是常见的MSI.

c. 大规模集成电路，每片组件内含数千逻辑门。

存储器.微处理器可编程逻辑器件PLD等都是大规模集成器件。

d. 超大规模集成电路， 每片组件内含数以万计的逻辑门。

如16位.32位微处理器等。

PLD是近十几年来迅速发展的新型数字器件，目前应用十分广泛。

（2）按电路内部有源器件的不同可分为

a. 双极性晶体管集成电路

 主要有：

a. 电阻晶体管逻辑（RTL)

b.二极管晶体管逻辑(DTL)

c. 晶体管-晶体管逻辑 (TTL)

d. 射极耦合逻辑（ECL)

e. 集成注入逻辑（I2L)

RTL.DTL不再使用，ECL 日渐衰落。TTL长期用于数字系统，得到了广泛应用。

b. MOS 集成电路

主要有：NMOS. PMOS和CMOS等几种类型。

TTL和CMOS集成电路的特点：

a. TTL集成电路工作速度快.驱动能力强.但功耗大.集成度低；

b. MOS集成电路集成度高.功耗低.但工作速度慢，超大集成电路基本上都是MOS集成电路。

目前已生产了BICMOS器件，它由双极型晶体管电路和MOS集成电路构成，能够充分发挥两种电路的优势，确点是制造工艺复杂。

2.2.2 常用数字逻辑系列

1. TTL和CMOS系列简介

a. TTL

   国内外常用的TTL集成电路系列SN54/74系列（54是军用，74是民用）

（54系列工作范围宽-55至+125度，功耗小，速度快，价格高）

TTL主要系列：

标准系列（74xx系列）

高速型（74HXX系列.74FXX）

低功耗型（74LXX系列）

肖特基型（74SXX系列）

低功耗肖特基型（74LSXX系列）

改进肖特基型（74ASXX系列）

改进低功耗肖特基型（74ALSXX系列）

2.  CMOS

国际上通用的CMOS数字电路主要有;

美国RCA公司开发的CD4000系列

美国摩托罗拉公司开发的MC14500系列（即4500）

我国上海元件五厂开发了CC4000B系列，CC4000B系列与国际上同序号产品可互换使用。

74HC系列，为CMOS电平。

74HCT系列为TTL电平，可以与同序号TTL74系列互换使用。

2. 集成电路的主要参数

a. 逻辑电平

 理想的逻辑1定义为器件的电源电压值，逻辑0为0V.

在实际应用中，由于噪声的影响不能如此精确的定义逻辑0和逻辑1，而是定义两个电压范围来表示逻辑0和逻辑1.

注意：

不同逻辑系列这个范围有所不同，同一器件输入和输出数字信号的逻辑0和逻辑1的电压范围不同。

b. 扇出系数

    是指在保证电路正常工作的条件下，输出最多能驱动的同类门的数量。

扇出系数是衡量逻辑门输出端带负载能力的一个重要参数。

c. 功耗

   是指逻辑门所消耗的电源功率。

d. 传输延迟 

    是指加在输入端的信号值发生变化时，信号从门的输入端传播到输出端的平均传输延迟。

e.  噪声容限

     是指允许加在一个输入信号上的最大外部噪声电压。

 3.    继承逻辑门的封装特点

       集成逻辑门是最基本的数字集成电路，是组成数字逻辑的基础。

常用的集成门电路，大多采用双列直插式封装（DIP）