【文章內容簡介】 由半導體材料 (通常是硅 )構成的微小芯片上制作的電子電路。硅片封裝在塑料或 陶瓷外殼的內部，其上有輸入 /輸出引腳，用于連接外部電路。所有邏輯電路都集成在封裝內部的芯片上，芯片通過細導線與外部引腳連接。 二、 IC封裝種類 數字集成電路的封裝是多種多樣的。 DIP(Dual Inline Package，雙列直插式封裝 )用于直插式 PCB ( Printed Circuit Board，印制電路板 )，其引腳垂直向下以便插入電路板的通孔，與電路板的上下表面連接。內部電路復雜性的不同決定了 DIP引腳數的不同。 另一種 IC封裝是 SMT(SurfaceMount Technology，表貼式 )封裝。 SMT封裝有許多種， SOIC(SmallOutline IC，小型 IC封裝 )是其中的一種。 SMT封裝的芯片焊接在電路板表面，其密度更高 (即給定區(qū)域內可以放置更多的IC)。 IC引腳數： 對于 IC，左上方第一引腳標號為 1，可以在封裝上使用小圓點、凹口或斜切角來指示引腳 1的位置。從引腳1開始，沿左邊從上到下，再沿右邊從下到上，引腳標號依次增加。標號最大的引腳總是位于右上角的引腳。 引腳數相同時， DIP比 SOIC大， SOIC的尺寸約是 DIP的一半。 （ 1） CMOS電路的工作速度比 TTL電路的低 。 （ 2） CMOS帶負載的能力比 TTL電路強 。 （ 3） CMOS電路的電源電壓允許范圍較大 ， 約在 3～18V， 抗干擾能力比 TTL電路強 。 （ 4） CMOS電路的功耗比 TTL電路小得多 。 門電路的功耗只有幾個 μW， 中規(guī)模集成電路的功耗也不會超過100μW。 三、 CMOS數字電路的特點 （ 5） CMOS集成電路的集成度比 TTL電路高 。 （ 6） CMOS電路適合于特殊環(huán)境下工作 。 （ 7） CMOS電路容易受靜電感應而擊穿 ， 在使用和存放時應注意靜電屏蔽 ， 焊接時電烙鐵應接地良好 ，尤其是 CMOS電路多余不用的輸入端不能懸空 ， 應根據需要接地或接高電平 。 四、 CMOS電路的正確使用 (自學 ) P101 五、 CMOS數字集成電路的各種系列 ① 4000系列：最早的集成系列 ， 工作電壓范圍寬(3~18V)， 傳輸延遲時間長 ， 可達 100ns， 帶負載能力較弱 ， 最大負載電流只有 ， 已基本被 HC/HCT系列取代 。 ② HC/HCT系列：高速系列，采用了一系列改進措施，傳輸延遲時間縮短到 10ns左右，帶負載能力提高到 4mA左右。 HC/HCT系列區(qū)別在工作電壓范圍和對輸入信號電平的要求有所不同。 HC系列工作電壓在 2~6V，要獲得較高的速度可選擇較高的電壓，要獲得較低的功耗可選擇較低的電壓。且 HC系列要求的輸入電平與 TTL系列的輸出電平不匹配，因此不能與 TTL電路混合使用，只適合于全部由HC系列電路組成的系統(tǒng)。 HCT系列工作在單一的 5V電壓下，它的輸入、輸出電平與 TTL電路的輸入輸出電平完全兼容，因此可用于HCT與 TTL混合的系統(tǒng)。 ③ AHC/AHCT系列：改進的高速 CMOS系列，工作速度比 HC/HCT系列提高了一倍，帶負載能力也提高了近一倍。同時 AHC/AHCT系列又能與 HC/HCT系列兼容。因此， AHC/AHCT系列是目前比較受歡迎、應用最廣的CMOS器件。 AHC/AHCT系列的區(qū)別和 HC/HCT系列的區(qū)別一樣，也主要表現在工作電壓范圍和對輸入電平的不同要求上。 ④ VHC/VHCT系列：與 TI公司的 AHC/AHCT系列功能相近。由別的公司生產，因此在某些具體的性能參數上兩者不完全相同。 ⑤ LVC系列：低壓 CMOS系列，工作電壓范圍非常低~，且傳輸延遲時間縮短到 ，同時又能提供更大的負載電流，在電源電壓為 3V時，最大負載電流可達 24mA。此外， LVC系列的輸入可接受高達 5V的高電平信號，能很容易地將 5V電平信號轉換成 下的電平信號，而 LVC系列提供的總線驅動電路又能將 5V的輸出信號，這就為 系統(tǒng)與 5V系統(tǒng)之間的連接提供了便捷的解決方案。 ALVC系列：改進的低壓 CMOS系列，在 LVC的基礎上進一步提高了工作速度，并提供了性能更加優(yōu)越的總線驅動器件。 LVC/ALVC是目前 CMOS電路中性能最好的兩個系列，可以滿足高性能數字系統(tǒng)設計的需要。尤其在移動式的便攜電子設備 (如筆記本電腦、移動電話、數碼照相機等 )中， LVC/ALVC 系列的優(yōu)勢更加明顯。 54/74CMOS系列： 54系列與 74系列具有完全相同的邏輯功能，但電器性能參數大不一樣， 54系列比 74系列的工作溫度范圍更寬。 54系列的允許的工作環(huán)境溫度規(guī)定為 55~+125℃ ；而 74系列允許的工作環(huán)境溫度規(guī)定為40~+85℃ 。 例： 器件名稱 54/74HC04。 “ 54/74”是 TI公司產品的標志，“ HC”是不同系列的名稱，后面的數碼“ 04”表示器件具體的邏輯功能，在這里表示這個器件是“六反相器” (即其中有六個同樣的反相器 )，只要器件名稱中最后的數碼相同，它們的邏輯功能就是一樣的。 TTL門電路 雙極型三極管的開關特性 TTL反相器的電路結構和工作原理 TTL反相器的靜態(tài)輸入 /輸出特性 TTL反相器的動態(tài)特性 其它類型的 TTL門電路 返回本章主目錄 退出 雙極型三 極管的開關特性 一、雙極型三極管的結構 一個獨立的雙極型三極管由管芯、三個引出電極和外殼組成。三個電極分別成為基極、集電極和發(fā)射極。管芯由三層 P型和 N型半導體結合在一起而構成，有 NPN型和 PNP型兩種。因為在工作時由電子和空穴兩種載流子參與導電過程，故稱這類三極管為雙極型三極管。 截止狀態(tài) 飽和狀態(tài) vi=VIL vo=+VCC vo= 二、雙極型三極管的輸入、輸出特性及開關特性 vi=VIH iB≥IBS c v i i B e R c 1k Ω 10k Ω R b b + V CC = + 5V i C v o β = 40 ② vi=，因為 vBE，iB=0，三極管工作在截止狀態(tài)， ic=0。因為 ic=0，所以輸出電壓： ① vi=1V時 ， 三極管導通 ， 基極電流 : 因為 0iBIBS，三極管工作在放大狀態(tài)。 iC=βiB=40 =，輸出電壓： 1 m A m A10i B EBbvViR? ?? ? ?三極管臨界飽和時的基極電流： 5 m A m A40 1CC CESBScVVIR?? ?? ? ??vo=vCE=VCCiCRc= 1= vo=VCC=5V ③ vi＝ 3V時，三極管導通，基極電流： ???B而 2 m ABSI ?因為 iBIBS，三極管工作在飽和狀態(tài)。輸出電壓： vo＝ VCES＝ ① vI＝ 0V時，三極管截止， iB＝ 0， iC＝ 0，輸出電壓 vY＝ VCC＝ 5V ② vI＝ 5V時 ， 三極管導通 。 基極電流為： iB＞ IBS，三極管工作在飽和狀態(tài)。輸出電壓 vY＝ VCES＝ 。 5 + 8 m A m A 10Bi???三極管臨界飽和時的基極電流為： 5 m A20 1BSI??A Y0110 39。YA?二、三極管非門 如何判斷出來的？ 假設三極管截止，則基極電位為： 故三極管導通。 212() CC E EB E EVVv V RRRVV??? ? ???? TTL反相器的電路結構和工作原理 39。FA?輸入級由晶體管 T1和基極電阻 R1組成 ， 它實現了輸入變量 A的傳遞 。 B R D1 Vcc（ 5V） D2 A 發(fā)射極 輸入級 中間 倒相級 推挽 輸出級 輸出級：由 T T5和 R4組成，其中 T4與 T5組成推拉式輸出結構，具有較強的負載能力。 中間級是放大級，由 T R2和 R3組成， T2的集電極 C2和發(fā)射極 E2可以分別提供兩個相位相反的電壓信號 C2 E2 一、電路結構 Vb1=+= 三個 PN結 導通需 工作原理 T1深飽和 T2截止 T5截止 1. 輸入低電平（ ）時 不足以讓 T T5導通 vo vo=5vR2vD2Vbe4?！ T1深飽和 T2截止 T5截止 T4導通 結論 1:輸入低時 ,輸出為高 T1:倒置 全飽和導通 Vb1= Vc1= 反偏 ? 截止 ? ? 2. 輸入為高電平（ ）時 T1管 :Ve1= Vb1= Vc1= T1管在倒置工作狀態(tài) T2,T5管飽和導通 , Vce2= 所以 :Vc2=→T4:放大 VD2= → D2:截止 T2:飽和 T5:飽和 T4:截止 +5V F R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c1 A 飽和 vF= ? ? 2. 輸入全為高電平（ ）時 (續(xù) ) 飽和 T1:倒置 T2:飽和 T5:飽和 T4:截止 結論 2:輸入高時 ,輸出為低 T5飽和 , Vce5= ? 工作原理小結 : 1. 輸入低電平（ ）時 2. vF= 2. 輸入高電平（ ）時 vF= T1:倒置 T2:飽和 T4:截止 T5:飽和 T1深飽和 T2截止 T4導通 T5截止 39。FA?3. 邏輯功能 二、電壓傳輸特性 輸出電壓 VO隨輸入電壓 Vi變化的關系曲線 ,即 vO= f(vi) vO(V) vi(V) 1 2 3 B C D E 0 A BC段： 線性區(qū)，當 ≤ vi≤ ， ≤ Vb2＜ ， T2開始導通，T5仍截止， VC2隨 Vb2升高而下降，經T4射極根隨器使 vO下降。 AB段： 截止區(qū) ,當 vI， Vb1，T T5截止，輸出高電平 VOH = CD段： 轉折區(qū) vi=,T T5導通、 T4截止， vO急劇下降 . DE段： 飽和區(qū) ,vi T T5導通， VOL＝ 傳輸特性曲線 三、輸入端噪聲容限 低電平噪聲容限 VNL ＝ VIL(max) － VOL(max) ＝ － ＝ 因此同 CMOS反相器類似，同樣也存在一個允許的噪聲容限。定義方法也同 CMOS反相器一樣。 從電壓傳輸特性上可以看到，當輸入信號偏離正常的低電平而升高時，輸出的高電平并不立刻改變。同樣，當輸入信號偏離正常的高電平而降低時，輸出的低電平也不會馬上改變。因此允許輸入的高低電平各有一個波動范圍。 所以： 高電平噪聲容限 VNH ＝ VOH(min) － VIH(min) ＝ － 2＝ ⒈ 輸入伏安特性：輸入電壓與輸入電流之間的關系曲線 ， 即 iI = f（ vI） TTL反相器的靜態(tài)輸入 /輸出特性 在 TTL反相器電路中，如果僅僅考慮輸入信號是高電平和低電平而不是某一個中間值的情況，則可忽略 T2和 T5的 bc結反向電流以及 R3對 T5基極回路的影響，得到下面的等效電路 。 一、輸入特性： vI為低電平時 等效電路 當I I H 3 . 4 Vv