數(shù)字集成電路

數(shù)字集成電路1.晶體三極管的開關(guān)特性及其在數(shù)字電路中的應(yīng)用在數(shù)字電路中，用電平的高和低來代表邏輯1和邏輯0。不同類型的邏輯電路，其高、低電平的電壓值有不同的界定規(guī)則。

分析非門開關(guān)電路的電壓輸出U。RSUCCS合上時(shí)：U0=__S斷開時(shí)：U0=__0UCC門電路的開關(guān)能不能使用機(jī)械開關(guān)？為什么？不能因?yàn)闄C(jī)械開關(guān)不僅體積大、壽命短、操作不方便，而且開關(guān)的速度低。在高速電子控制系統(tǒng)中，開關(guān)每秒要開合上億次，機(jī)械開關(guān)是絕對(duì)無法勝任的。必須使用電子開關(guān)，即用晶體管（晶體三極管）或MOS管（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）做成的開關(guān)。U。RUCCAFU。RSUCC認(rèn)識(shí)晶體三極管U。RUCCAFe（發(fā)射極）C（集電極）基極b晶體三極管的開關(guān)特性

c

b

eNPN

RbIcIsRc晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態(tài)：飽和——開關(guān)閉合。截止——開關(guān)斷開：飽和：條件——

現(xiàn)象——截止：條件——

現(xiàn)象——晶體三極管的開關(guān)特性輸入信號(hào)足夠大（高電平）；三極管流過的電流較大，集電極與發(fā)射極之間的電壓只有0.2V左右（低電平）。輸入信號(hào)足夠?。ǖ碗娖剑?；三極管沒有電流流過，集電極與發(fā)射極之間的電壓與電源電壓接近（高電平）。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體三極管（MOS管）也有三個(gè)極：源極S、柵極G、漏極D。源極相當(dāng)于發(fā)射極，通常接地；漏極相當(dāng)于集電極，通常通過電阻接電源；柵極相當(dāng)于基極，用來控制漏極電流的大小。普通晶體三極管是電流控制的器件，基極必須注入電流方能使三極管導(dǎo)通；MOS管是電壓控制器件，在柵極與源極之間加適當(dāng)?shù)碾妷壕湍苁筂OS管導(dǎo)通。SGDMOS管在開關(guān)信號(hào)的作用下，也有導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)，因而也可做開關(guān)使用。場效應(yīng)晶體三極管的開關(guān)效應(yīng)二、常用數(shù)字集成電路的類型集成電路（integratedcircuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。小規(guī)模集成電路（SSI）：集成晶體管數(shù)在100個(gè)以內(nèi)中規(guī)模集成電路（MSI）：晶體管數(shù)在102~103個(gè)大規(guī)模集成電路（LSI）：晶體管數(shù)在103~105個(gè)超大規(guī)模集成電路（VLSI）：晶體管數(shù)在105~107個(gè)特大規(guī)模集成電路（ULSI）：晶體管數(shù)在107~109巨大規(guī)模集成電路（GSI）：晶體管數(shù)超過109個(gè)一萬個(gè)以上門電路集成的又叫片上系統(tǒng)（SOC）1.按集成度分可分為六類：構(gòu)成運(yùn)行速度允許負(fù)載流過電流消耗功率TTL晶體管—晶體管邏輯CMOS互補(bǔ)MOS電路快較大較小較慢較大較小CMOS管容易損壞，電源極性不能接反，焊接時(shí)要將烙鐵的電源切斷。2.按晶體管類型可分為二類：普通晶體管MOS管

TTL（晶體管—晶體管邏輯）是用普通晶體三極管構(gòu)成的集成電路，與CMOS相比，其運(yùn)行速度較快，允許負(fù)載流過的電流較大，但消耗功率較大。

CMOS（互補(bǔ)MOS電路）電路是用MOS管構(gòu)成的集成電路，在工作時(shí)消耗的功率最低，但工作速度較TTL的低，允許負(fù)載流過的電流較TTL的小。

數(shù)字集成電路TTL和CMOS管的特點(diǎn)常用邏輯門電路的型號(hào)常用TTL集成門電路芯片（1）集成與非門電路芯片常用的TTL與非門集成電路芯片有7400、7410和7420等。7400是一種內(nèi)部有四個(gè)兩輸入與非門的芯片，其引腳分配圖如圖1（a）所示；7410是—種內(nèi)部有三個(gè)三輸入與非門的芯片，其引腳分配圖如圖1（b）所示；7420是-種內(nèi)部有兩個(gè)四輸入與非門的芯片，其引腳分配圖如圖1（c）所示。圖中，Vcc為電源引腳，GND為接腳，NC為空腳。（2）集成或非門電路芯片常用的TTL或非門集成電路芯片有2輸入4或非門7402等。圖2給出了7402的引腳分配圖。圖2或非門7402的引腳分配圖（3）集成非門電路芯片常用的TTL非門集成電路芯片有六反相器7404等。圖3所示為7404的引腳分配圖。圖3非門7404的引腳分配圖（4）集成與或非門電路芯片常用的TTL與或門集成電路芯片有7451等。7451是一個(gè)雙2x2與或非門芯片，其引腳排列圖。如圖4所示：圖4與或非門7451的引腳排列圖（5）集成異或門電路芯片常用的TTL異或門集成電路芯片有四異或門7486等。7486的引腳排列圖如圖5所示。圖5異或門7486的引腳排列圖（6）集成與門、或門電路芯片常用的TTL與門集成電路芯片有2輸入四與門7408、3輸入三與門7411等。7411的引腳排列圖如圖6（a》所示。常用的TTL或門集成電路芯片有2輸入四或門7432等。7432的引腳排列圖。如圖6（b）所示：圖6與門7411和或門7432的引腳排列圖邏輯門電路符號(hào)圖（非門、與門、與非門、或門、異或門）馬上行動(dòng)在電路試驗(yàn)板上測量TTL非門CT74LS04和CMOS非門CC4069的輸出電平值，并填入下表。3.7V5V0.2V0V

請(qǐng)?jiān)陔娐吩囼?yàn)板上搭接圖所示電路，其中，VA、VB、VC、VD分別是CC4011中的四個(gè)與非門。VA和VB組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，當(dāng)光線變暗，使RG的數(shù)值大到一定程度時(shí)，從10腳會(huì)出現(xiàn)一個(gè)寬度（持續(xù)時(shí)間）一定的高電平，其持續(xù)時(shí)間tw約為0.7C