现在数字集成电路产品已完全取代了早期分立元件组成的数字电路。数字电路产品的种类愈来愈多,其分类方法也有多种。若按用途来分,可分成通用型的IC(中、小规模IC)产品,微处理(MPU)产品和面向特定用途的IC产品三大类。可编程逻辑器件是特定用途产品的一个重要分支。若按逻辑功能来分,可以分成组合逻辑电路,简称组合电路,如各种门电路,各种编译码器;时序逻辑电路,简称为时序电路,如各种触发器、各种计数器、各种寄存器等。若按电路结构来分,可分成TTL型和CMOS型两大类。
常见的TTL54/74系列,有如下的共同的特性:电源电压为5.0V,逻辑“0”输出电压为≤0.2V,逻辑“1”输出电压为≥3.0V和抗扰度为1.0V。
CMOS数字集成电路比TTL型占有更多的优点,前者的工作电源电压范围宽,静态功耗低、抗干扰能力强、输入阻抗高、成本低等。所以电子钟表、电子计算器等均用了该种电路。鉴于此,以后介绍数字集成电路时,主要以CMOS型为实例。
CMOS数字集成电路品种繁多,包括了各种门电路、编译码器、触发器、计数器和存贮器等上百种器件。
二、CMOS集成电路的应用
1.常用特性(1)工作电源电压。常用的CMOS集成电路工作电压范围为3~18V(也有7~15V的,如国产的C000系列),因此使用该种器件时,电源电压灵活方便,甚至未加稳压的电源也可使用。(2)供电引脚。CMOS集成电路外加供电时其引脚如图5所示。(3)输入阻抗高。CMOS电路的输入端均有保护二极管和串联电阻构成的保护电路,在正常工作范围内,保护二极管均处于反向偏置状态,直流输入阻抗取决于这些二极管的泄漏电流。通常情况下,等效输入电阻大于108Ω,因此驱动CMOS集成电路时,所消耗的驱动功率几乎可以不计。(4)输出电流。CMOS集成电路的输出电流(指内部各独立功能的输出端)一般是10mA,所以使用时应加推动级输出,但输出端若连接CMOS电路时(即扇出能力),因CMOS电路的输入阻抗高,对于低频工作时,一个输出端可以带动50个以上输入端,实际上几乎不需考虑扇出功能的限制。(5)抗干扰能力强。CMOS电路抗干扰能力是指电路在干扰噪声的作用下,能维持电路原来的逻辑状态并正确进行状态的转换。电路的抗干扰能力通常以噪声容限来表示,即直流电压噪声容限、交流(指脉冲)噪声容限和能量噪声(指输入端积累的噪声能量)三种。直流噪声容限可达电源电压的40%以上,所以使用的电源电压越高,抗干扰能力越强。这是工业中使用CMOS逻辑电路时,都采用较高的供电电压的原因。TTL相应的噪声容限只有0.8V(因TTL工作电压为5V)。(6)说明。目前市场上数字电路产品进口的较多,产品型号的前缀为公司代号,如MC、CD、μPD、HFE分别代表摩托罗拉半导体(MOTA)、美国无线电(RCA)、***电气(NEC)、菲力蒲等公司。各产品的后缀相同的型号均可互换。