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1、数字集成电路MicrosoftWord文档 作者： 日期：一般特性1电源电压范围TTL电路的工作电源电压范围很窄。S，LS，F系列为5V5%；AS，ALS系列为5Y10%。2频率特性TTL电路的工作频率比4000系列的高。标准TTL电路的工作频率小于35MHz；LS系列TTL电路的工作频率小 于40MHz；ALS系列电路的工作频率小于70MHz；S系列电路的工作频率小于125MHz；AS系列电路的工作频率 小于200MHz.3TTL电路的电压输出特性当工作电压为十5V时，输出高电平大于2.4V，输人高电平大于2.0V；输出低电平小于0.4V，输人低电平 小于0.8V。4最小输出驱动电流标准TT
2、L电路为16mA；LSTTL电路为8mA；STTL电路为20mA；ALSTfL 电路为8mA；ASTTL电路为 mA。大电流输出的TTL电路：标准TTL电路为48mA；LSTTL电路为24mA；STTL电路为64mA；ALSTTL电 路为24/48mA；ASTTL电路为48/64mA。5扇出能力以带动LS-TTL负载的个数为例标准TTL电路为40；ISTTL电路为20；STTL电路为50；ALS-TTL电路为 20；AS-TTL电路为50。大电流 输出的TTL电路：标准TTL电路为120；LSTTL电路为60；STTL电路为160；ALSTTL电路为60/120；AS TTL电路为120/16
3、0。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一样。比方，7404，74LS04， 74A504，74F04，74ALS04等各集成电路的引脚图与逻辑功能完全一致，但它们在电路的速度和功耗方面存 在着明显的差异。2CM0S系列集成电路的一般特性1电源电压范围集成电路的工作电源电压范围为318V，74HC系列为26V。2功耗当电源电压VDD=5V时，CM0S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520W；中规模集成电路类为25100W，3输人阻抗CM05电路的输入阻抗只取决于输人端保护二极管的漏电流，因此输人阻抗极高，可达1081011以上。所以
4、，CM0S电路几乎不消耗驱动电路的功率。4抗干扰能力因为它们的电源电压允许范围大，因此它们输出上下电平摆幅也大，抗干扰能力就强，其噪声容限最大值为45%VDD保证值可达30%VDD，电源电压越高，噪声容限值越大。5逻辑摆幅CM0S电路输出的逻辑高电平“1”非常接近电源电压VDD逻辑低电平“0”接近电源Vss，空载时，输出高电平VOH=VCC-0.05V，输出低电平VOL=0.05V。因此，CM0S电路电源利用系数最高。6扇出能力在低频工作时，一个输出端可驱动50个以上CM0S器件。7抗辐射能力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。因此，CM0S电路特别适用于航天
5、、卫星和核试验条件下工作的装置。CM0S集成电路功耗低，内部发热量小，集成度可大大提高。又因为电路本身的互补对称构造，当环境温度变化时，其参数有互相补偿作用，因而其温度稳定性好。8CM0S集成电路的制造工艺CM0S集成电路的制造工艺比TTL集成电路的制造工艺简单，而且占用硅片面积也小，特别适合于制造大规模和超大规模集成电路。考前须知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。TTL集成电路的电源电压允许变化范围比拟窄，一般在4.55.5V之间，因此必须使用+5V稳 压电源；CM0S集成电路的工作电源电压范围比拟宽，有较大的选择余地。选
6、择电源电压时，除首先考虑到 要防止超过极限电源电压外，还要注意到，电源电压的上下会影响电路的工作频率等性能。电源电压低， 电路工作频率会下降或增加传输延迟时间。例如CM0S触发器，当电源电压由+15V下降到十3V时，其最高 工作频率将从10MHz下降到几十千赫。电源电压的极性千万不能接反，电源正负极颠倒、接错，会因为过大电流而造成器件损坏。CM0S电路要求输人信号的幅度不能超过VDDVSS，即满足VSS=V1=VDD。当 CM0S电路输入端施加的电 压过高大于电源电压或过低小于0V，或者电源电压突然变化时，电路电流可能会迅速增大，烧坏器件，这种现象称为可控硅效应。预防可控硅效应的措施 主要有：
7、输入端信号幅度不能大于VDD和小于0V；消除电源上的干扰；在条件允许的情况下，尽可能降低电源电压，如果电路工作频率比拟低，用+5V电源供电最好；对使用的电源加限流措施，使电源电流被限制在30mA以内。对多余输人端的处理。对于CM0S电路，多余的输人端不能悬空，否那么，静电感应产生的高压容易引起 器件损坏，这些多余的输人端应该接yDD或yss，或与其他正使用的输人端并联。这3种处置方法，应根据 实际情况而定。对于TTL电路，对多余的输人端允许悬空，悬空时，该端的逻辑输入状态一般都作为“1对待，虽然 悬 空相当于高电平，并不影响与门、与非门的逻辑关系，但悬空容易受干扰，有时会造成电路误动作。因此
8、，多余输人端要根据实际需要做适当处理。例如，与门、与非门的多余输人端可直接接到电源上；也可将 不同的输人端公用一个电阻连接到电源上；或将多余的输人端并联使用。对于或门、或非门的多余输人端 应直接接地。多余的输出端应该悬空处理，决不允许直接接到VDD或VSS，否那么会产生过大的短路电流而使器件 损坏 。不同逻辑功能的CM0S电路的输出端也不能直接连到一起，否那么导通的P沟道MOS场效应管和导通的N沟道 MOS场效应管形成低阻通路，造成电源短路而引起器件损坏。除三态门、集电极开路门外，TTL集成电路的 输出端不允许并联使用。如果将几个集电极开路门电路的输出端并联，实现“线与功能时，应在输出端 与电
9、源之间接人上拉电阻。由于CM0S电路输人阻抗高，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；焊接CM0S电路时，焊接工具应良好接地，焊接时间不宜过长，焊接温度不要太高。更不 能在通电的情况下，拆卸，拔、插集成电路。多型号的数字电路之问可以直接互换使用，如国产的CC4000系列可与CD4000系列、MC14000系列直接互 换使用。但有些引脚功能、封装形式一样的IC，电参数有一定差异，互换时应注意。注意设计工艺，增强抗干扰措施。在设计印制线路板时，应防止引线过长，以防止信号之间的窜扰和 对信号传输的延迟。此外要把电源线设计得宽一些，地线要进展大面积接地，这样
10、可减少接地噪声干扰。 在CM0S逻辑系统设计中，应尽量减少电容负载。电容负载会降低CM0S集成电路的工作速度和增加功耗。TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写Transister-Transister-Logic ，是数字集成电路的一大门类。它采用双极型工艺制造，具有高速度和品种多等特点。 从六十年代开发 成功第一代产品以来现有以下几代产品。第一代TTL包括SN54/74系列，其中54系列工作温度为-55+125，74系列工作温度为0+75) ，低功耗系列简称lttl，高速系列简称HTTL。 第二代TTL包括肖特基箝位系列STTL)和低功耗肖特基系列LSTTL。 第三代为采用等平面工艺制
11、造的先进的STTL(ASTTL)和先进的低功耗STTLALSTTL。由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。 各类TTL门电路的根本性能： 编辑本段TTL电路分类电路类型TTL数字集成电路约有400多个品种，大致可以分为以下几类： 门电路 译码器/驱动器 触发器 计数器 移位存放器 单稳、双稳电路和多谐振荡器 加法器、乘法器 奇偶校验器码制转换器 线驱动器/线接收器 多路开关 存储器 编辑本段特性曲线电压传输特性TTL与非门电压传输特性 LSTTL与非门电压传输特性瞬态特性 由于寄生电容和晶体管载流子的存储效应的存在，输入和输出波形
12、如 右。存在四个时间常数td,tf,ts和tr。延迟时间td 下降时间tf 存储时间ts 上升时间tr 根本单元“与非门常用电路形式 四管单元 五管单元 六管单元 主要封装形式 双列直插扁平封装 TTL反相器工作原理，请参照?数字电子技术根底?第四版 高等教育出版社，清华大学电子教研室 阎石主编的P53页电路图1、当Vi=Ve1=0.2v 时T1导通，这时Vb1被钳制到0.2+0.7=0.9v，由于T1导通，故Vb2=Ve1=Vi=0.2v,由于Vb20.7v，所以T2导通，侧Ve2=Vb4=3.6v-0.7v=2.9v,Vb40.7v,所以T4导通，由于T2的导通导致T3的基极Vb3被钳制到
13、0V，所以T3截止；所以Vo输出为低电平。另外由于T4的导通，并且发射极接地，反过来有影响到T4的基极被钳制到Vb4=0v+0.7v=0.7v,同样T2导通所以T2的基极Vb2=Vb4+0.7v=1.4v,再同样T1导通Ve1=vb2=1.4v,Vb1=Ve1+0.7v=2.1v。施密特触发器 施密特波形图施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。根本介绍门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发
14、生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。它是一种阈值开关电路，具有突变输入输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化低于某一阈值而引起的输出电压的改变。利用施密特触发器状态转换过程中的正反应作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的. 从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变缓；当传输线较长，而且承受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩
