数字集成电路的分类.doc

. 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IL(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。 2.根据集成电路规模的大小分 根据集成电路规模的大小，数字集成电路通常分为小规模集成电路（SSI） 、中规模集成电路（MSI） 、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。 (1) 小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI） 小规模集成电路通常指含逻辑门个数小于10 门(或含元件数小于100个)的电路。 (2) 中规模集成电路（Medium Scale Integration，MSI） 中规模集成电路通常指含逻辑门数为10门99门(或含元件数100个999个)的电路。 (3) 大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI） 大规模集成电路通常指含逻辑门数为1000门9999门(或含元件数1000个99999个)的电路。(4) 超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI） 超大规模集成电路通常指含逻辑门数大于10000 门(或含元件数大于100000个)的电路。 3. 根据电路的功能分 （1）门电路 与门/与非门、或门/或非门、非门等。（2） 触发器 锁存器 R-S触发器、D触发器、J-K触发器等（3） 编码器 译码器 二进制十进制译码器、BCD7段译码器等。（4）计数器 二进制、十进制、N进制计数器等。（5）运算电路 加/减运算电路、奇偶校验发生器、幅值比较器等。 （6） 时基 定时电路 单稳态电路 、延时电路等。 （7） 模拟电子开关 数据选择器 （8） 寄存器 基本寄存器、移位寄存器（单向、双向）。（9） 存储器 RAM、ROM、E2PROM、Flash ROM等。（10） CPU 对广大电子爱好者来说，最需要了解和掌握的为第18类中小规模集成电路的原理与应用，因此，本书按照该分类对第18类中常用的数字集成电路的基本工作原理及应用作比较详细地介绍。下面先介绍TTL 74系列和4000系列数字集成电路的型号组成及符号的意义。二、 数字集成电路的命名1. 数字集成电路型号的组成及符号的意义数字集成电路的型号组成一般由前缀、编号、后缀三大部分组成，前缀代表制造厂商，编号包括产品系列号、器件系列号，后缀一般表示温度等级、封装形式等。如表01所示为TTL 74系列数字集成电路型号的组成及符号的意义。 1. TTL 74系列数字集成电路型号的组成及符号的意义表01 TTL74系列数字集成电路型号的组成及符号的意义第1部分第2部分第3部分第4部分第5部分前缀产品系列器件类型器件功能器件封装形式、温度范围符号意义符号意义符号意义符号意义54军用电路-55+125oC标准电路阿拉伯数字器件功能W陶瓷扁平H高速电路B塑封扁平代表制造厂商S肖特基电路F全密封扁平74民用通用电路LS低功耗肖特基电路D陶瓷双列直插ALS先进低功耗肖特基电路P塑封双列直插AS先进肖特基电路2. 4000系列集成电路的组成及符号意义4000系列CMOS器件型号的组成及符号的意义见表02。表02 4000系列CMOS器件型号的组成及符号意义第1部分第2部分第3部分第4部分型 号 前 缀的意 义器 件 系 列器 件 种 类工作温度范围、封装形式 代表制造厂商符 号意 义符 号意 义符号意 义CD美国无线电公司产品4045产品系列号阿拉伯数字器件功能C0070CC中国制造E-4085TC日本东芝公司产品R-5585MC1摩托罗拉公司产品M-55125举例说明如下：CT 74 LS 00 P（1） (2) (3) (4) (5) 封装形式 P：塑料双列直插封装 器件种类：四2输入与非门 器件系列：低功耗肖特基74TTL电路系列 产品系列 74系列制造厂商 CT：国产TTL电路 CT74LS00P为国产的（采用塑料双列直插封装）TTL 四2输入与非门。SN 74 S 195 J（1） (2) (3) (4) (5) 封装形式 J：陶瓷双列直插封装 器件种类：4位并行移位寄存器 器件系列：肖特基74TTL电路系列 产品系列 74系列制造厂商 SN：美国TEXAS公司制造SN74S195J为美国TEXAS公司制造的采用陶瓷双列直插封装的4位并行移位寄存器。同一型号的集成电路原理相同，通常又冠以不同的前缀、后缀，前缀代表制造商（有部分型号省略了前缀），后缀代表器件工作温度范围或封装形式，由于制造厂商繁多，加之同一型号又分为不同的等级，因此，同一功能、型号的IC其名称的书写形式多样，如CMOS 双D触发器4013有以下型号：CD4013AD CD4013AE CD4013CJ CD4013CN CD4013BD CD4013BE CD4013BF CD4013UBD CD4013UBE CD4013BCJ CD4013BCN；HFC4013 HFC4013BE HCF4013BF HCC4013BD/BF/BK HEF4013BD/BP HBC4013AD/AE/AK/AF SCL4013AD/AE/AC/AF MB84013/M MC14013CP/BCP TC4013BP.一般情况下，这些型号之间可以彼此互换使用。可编辑