mm5307aa/n第1章介紹了與、或、非三種基本邏輯運算,并引出了邏輯變量與邏輯函數的關系。在那里,邏輯符號是以黑匣子的方式來表示相應的邏輯門,例如與、或、非等基本邏輯門。但是,黑匣法只能建立初步的概念,對于電子設計工作者來說是不夠的。為了正確而有效地使用集成邏輯門電路,用戶必須對器件的內部電路,特別是對它的外部特性有所了解。因此,本章將揭開黑匣子的奧秘,討論幾種通用的集成邏輯門電路,例如金屬一氧化物一半導體互補邏輯門電路(cmos)、bjt①邏輯門電路(ttl)和射極耦合邏輯門電路(ecl②)等的基本原理及特性。在分析門電路時,著重它們的邏輯功能和外特性,對其內部電路,只作一般介紹。

bjt系bipolar junction transistor的縮寫。

ecl系emiuer-coupled logic的縮寫。

邏輯電路照器件電路。由于制造工藝的不斷改進,cmos電路已成為占主導地位的邏輯器件,

其工作速度已經趕上甚至超過ttl電路,它的功耗和抗干擾能力則遠優于ttl。因此,幾乎所有的超大規模存儲器以及pld器件都采用cmos工藝制造,且費用較低。

早期生產的cmos門電路為4000系列,后來發展為4000b系列,其工作速度較慢,與ttl不兼容,但它具有功耗低、工作電壓范圍寬、抗干擾能力強的特點。隨后出現了高速cmos器件74hc和74hct系列。與4000b系列相比,其工作速度快、帶負載能力強。74hct系列與ttl兼容,可與ttl器件交換使用。另一種新型cmos系列是74vhc和74Ⅴhct系列,其工作速度達到了74hc和74hct系列的兩倍。對于54系列產品,其引腳編號及邏輯功能與74系列基本相同,所不同的是54系列是軍用產品,適用的溫度范圍更寬,測試和篩選標準更嚴格。

近年來,隨著便攜式設各(例如筆記本電腦、數字相機、手機等)的發展,要求使用體積小、功耗低、電池耗電小的半導體器件,因此先后推出了低電壓cmos器件74lvc①系列,以及超低電壓cmos器件74auc②系列,并且半導體制造工藝可以使它們的成本更低、速度更快,同時大多數低電壓器件的輸入輸出電平可以與5Ⅴ電源的cmos或ttl電平兼容。不同的cmos系列器件對電源電壓要求不一樣,表3.1.1所示為幾種cmos集成電路的電源電壓范圍和電源最大電壓額定值。

cmos是數字邏輯電路的主流工藝技術,但cmos技術卻不適合用在射頻和模擬電路中。因此bimos成為射頻系統中用的最多的工藝技術。bimos集成電路是將bjt的高速性能和高驅動能力,以及cmos的高密度、低功耗和低

lvc系low-Ⅴoltage logic之意。

auc系ultra-low-voltage logic之意。

邏輯門電路,成本等優點結合起來,并且既可用于數字集成電路,也可用于模擬集成電路。

bimos技術主要用于高性能集成電路的生產。

表3.11 幾種cmos電路的電源電壓值目前使用的兩種雙極型數字集成電路是ttl和ecl系列。ttl是應用最早,技術比較成熟的集成電路,曾被廣泛使用。大規模集成電路的發展要求每個邏輯單元電路的結構簡單,并且功耗低。ttl電路不能滿足這個條件,因此逐漸被cmos電路取代,退出其主導地位。由于ttl技術在整個數字集成電路設計領域中的歷史地位和影響,很多數字系統設計技術仍采用ttl技術,特別是從小規模到中規模數字系統的集成,因此推出了新型的低功耗和高速ttl器件,這種新型的ttl使用肖特基勢壘二極管(bsd①),以避免bjt工作在飽和狀態,從而提高工作速度。

最早的ttl門電路是74系列。后來出現了改進型的74h系列,其工作速度提高了,但功耗卻增加了。而74l系列的功耗降低了很多,但工作速度也降低了。為了解決功耗和速度之間的矛盾,推出了低功耗和高速的74s系列,它使用肖特基晶體三極管,使電路的工作速度和功耗均得到改善。之后又生產出74ls系列,其速度與74系列相當,但功耗卻降低到74系列的寧3 74ls系列廣泛應用于中、小規模集成電路。隨著集成電路的發展,生產出進一步改進的ttl系列被廣泛使用。ecl電路主要用于高速或超高速數字系統或設各中.

砷化鎵是繼鍺和硅之后發展起來的新一代半導體材料。由于砷化鎵器件中bsd系schottkibarricrodiodc的縮寫。