文档介绍：第3章集成逻辑门
数字集成电路的分类
TTL集成逻辑门
MOS集成逻辑门
集成门电路使用中的实际问题
数字集成电路的分类
数字集成电路按其内部有源器件的不同可以分为两大类。
一类为双极型晶体管集成电路,它主要有晶体管—晶体管逻辑(TTL-Transistor Transistor Logic)、射极耦合逻辑(ECL-Emitter Coupled Logic)和集成注入逻辑(I2L-Integrated Injection Logic)等几种类型。
另一类为MOS(Metal Oxide Semiconductor)集成电路, 其有源器件采用金属—氧化物—半导体场效应管,它又可分为NMOS、 PMOS和CMOS等几种类型。
目前数字系统中普遍使用TTL和CMOS集成电路。 TTL集成电路工作速度高、驱动能力强,但功耗大、集成度低; MOS集成电路集成度高、功耗低。超大规模集成电路基本上都是MOS集成电路,其缺点是工作速度略低。目前已生产了BiCMOS器件,它由双极型晶体管电路和MOS型集成电路构成,能够充分发挥两种电路的优势, 缺点是制造工艺复杂。
小规模集成电路(SSI-Small Scale Integration), 每片组件内包含10~100个元件(或10~20个等效门)。
中规模集成电路(MSI-Medium Scale Integration),每片组件内含100~1000个元件(或20~100个等效门)。
大规模集成电路(LSI-Large Scale Integration), 每片组件内含1000~100 000个元件(或100~1000个等效门)。
超大规模集成电路(VLSI-Very Large Scale Integration), 每片组件内含100 000个元件(或1000个以上等效门)。
目前常用的逻辑门和触发器属于SSI, 常用的译码器、数据选择器、加法器、计数器、移位寄存器等组件属于MSI。常见的LSI、 VLSI有只读存储器、随机存取存储器、微处理器、单片微处理机、位片式微处理器、高速乘法累加器、通用和专用数字信号处理器等。此外还有专用集成电路ASIC, 它分标准单元、门阵列和可编程逻辑器件PLD。 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,
TTL集成逻辑门
TTL与非门的工作原理
图 3-1 典型TTL与非门电路
①输入级。由多发射极管V1和电阻R1组成,其作用是对输入变量A、B、C实现逻辑与,所以它相当一个与门。
多射极管V1的结构如图3-2(a)所示,其等效电路如图3-2(b)所示。设二极管V1~V4 V,当输入信号A、B、C中有一个或一个以上为低电平()时, UP1=1V,Uc=; 当A、B、C全部为高电平()时, UP1=,Uc=。可见,仅当所有输入都为高时,输出才为高,只要有一个输入为低,输出便是低,所以起到了与门的作用。
图 3-2 多射极晶体管的结构及其等效电路
②中间级。由V2、R2、R3组成,在V2的集电极与发射极分别可以得到两个相位相反的电压,以满足输出级的需要。
③输出级。由V3、V4、V5和R4、R5组成,这种电路形式称推拉式电路,它不仅输出阻抗低,带负载能力强, 而且可以提高工作速度。
1. 输入全部为高电位( V)
,由于V1的基极电压(Ub1=Ubc1+Ube2+Ube5),所以V1所有的发射结反偏;这时V1的集电结正偏,V1管的基极电流Ib1流向集电极并注入V2的基极,