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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Date1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。Date2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数字集
2、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。 Date3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（318V）、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集成电路 固有的低功耗及电源电
3、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。 Date4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5.05%；AS、ALS系列为5.010% 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 。 Date5集成电路原理及应用 山东
4、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。Date6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性 （1）电源电压范围 （2）功耗（3）输入阻抗
5、 （4）抗干扰能力 电源电压范围为318V。74HC系列约在26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2.55W；缓冲器和触发器类为 520uW；中规模集成电路类为25100W 。 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1081011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。 Date7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集成电路的制造 输出的逻辑高电平“1”非常接近电源电压VDD ，逻 辑低电平“
6、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。 Date8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电路要求输入信号幅度不能超过VDDVSS。4. 对多余输入端的处
7、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 。Date9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 路板时，应避免引线过长，要把电源线设计得宽一 些，地线要进行大面积接地，这样可减少接地噪声 干
8、扰。在CMOS逻辑系统设计中，应尽量减少电容 负载。Date10集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院9.2.1 集成逻辑门电路及应用（1）常用逻辑门电路图形符号 9.2 集成门电路和中规模组合逻辑电路 1. 集成逻辑门电路 1) 与非门 A B3）暂稳态持续时间取决于电路的参数 。单稳态触发器的特点：Date83集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院62784153555RC+VCC0.01 FuI + uC -uouIVCC0uC 02VCC/ 3VCCuO输出脉冲宽度 tw = RCln3 = 1.1RCtw电路组成及工作原理改变 R、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度Date84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.简易触摸开关电路 5557268431R 200kC1 50FVD+6V金属片5 C2 0.01FDate85集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院3. 555定时器的其它应用电路 Date86集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院本章结束Date87集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院
