集成电路基础知识

9集成电路根底学问自本世纪初，真空电子管制造后，至今电子器件至今已经受了五代的进展过术和计算机进展的根底，也是微电子技术进展的标志。10010下的集成电路称为小规模集成电路；而将元件数在100个以上、1000个以下，〔LSI500010。1952电路。1958年，美国德克萨斯仪器公司的一位工程师基尔比，依据上述设想，制件的材料，又构成使它们之间相连的通路。1959年，德克萨斯仪器公司首先宣布建成世界上第一条集成电路生产线。1962件已正式登上电子学舞台。不久，世界范围内掀起了集成电路的研制热潮。早期的典型硅芯片为1.25毫米见方。60年月初，国际上消灭的集成电路产品，每个硅片上的元件数在100196710001976805020074l 74〔标准型；l 74LS〔低功耗肖特基l 74S〔肖特基；l 74ALS〔先进低功耗肖特基l 74AS〔先进肖特基；l 74F××〔高速。74系列，该系列可分为3大类：l HC为COMS工作电平；l 列互换使用；l HCU适用于无缓冲级的CMOS电路。743V74HCCMOSl 功耗低CMOS由于存在漏电流，CMOS电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为〔1MHz〕mW。l 工作电压范围宽CMOSCC40003~18Vl 规律摆幅大“0”VDDVSS。当VDD=15V，VSS=0V15V。因此，CMOS的电压电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。l 抗干扰力量强CMOSVDD=15V的供电电压〔VSS=0V7Vl 输入阻抗高CMOS处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常状况下，CMOSl 温度稳定性能好因而CMOS集成电路的温度特性格外好。一般陶瓷金属封装的电路，工作温度为的电路工作温度范围为-45~+85℃。l 扇出力量强CMOSCMOS50l 抗辐射力量强CMOSMOSl 可控性好CMOS125%~140%。l 接口便利也简洁驱动其他类型的电路或器件。CMOS下面我们通过CMOS集成电路中的一个最根本电路-反相器〔其他简单的CMOS集成电路大多是由反相器单元组合而成〕入手，分析一下它的工作过程。此主题相关图片如下：利用一个P沟道MOS管和一个N沟道MOS管互补连接就构成了一个最根本的反相器单元电路如附图所示。图中VDDVSS正规律方法，即规律“1”为高电平，规律“0”为低电平。此主题相关图片如下：VI0〔VSSNMOSVGSN=0V〔VSSPMOSVGSN=VSS—VDD。假设|VSS—VDD|>|VTP|〔MOSPMOSV01〔VDD相功能。VI1〔VDDVGSN〔VD—VSS〔VDD—VSSVGSNNMOSVGSN=0V，PMOSV00〔VSSVI0”或“1”的稳定状态时，电路中的两个MOSVDDVSSCMOSl电路的极限范围。2CMOSCMOSMOS隐患，使电路的性能指标渐渐变劣。l工作电压、极性及其正确选择。0.5V就会造成电路的永久失效。CC40003~18V压范围内都能正常工作，当使用时应充分考虑以下几点：输出电压幅度的考虑。工作电压范围可略大于电路要求输出的电压幅度。电路工作速度的考虑。CMOSCMOS出的工作速度或工作频率指标要求往往是选择电路工作电压的因素。假设降低CMOS输入信号大小的考虑。CMOS不能超过供给电压范围，否则将会导致电路的损坏。电路功耗的限制。CMOSCMOS耗微小，所以在系统设计中，功耗并不是主要考虑的设计指标。l 输入和输出端使用规章。输入端的保护方法。CMOSVDD—VSS。输入信号电10mAC此主题相关图片如下：1R此主题相关图片如下：多余输入端的处置。此主题相关图片如下：CMOSVSS〔与非门〕VDD般不直接与电源〔地〕相连，而是通过一个电阻再与电源〔地〕相连，如图3R此主题相关图片如下：在电路工作速度不高，功耗不大的状况下使用。多余门的处置。VDDVSS，而输出门按规律功能并联使用。输出端的使用方法。的解决方法是选用驱动力量较强的缓冲器〔如四同相/反相缓冲器CC4041，以增加输出端吸取电流的力量。l 寄生可控硅效应的防护措施。由于CMOS〔VS〕效应。CMOSCMOS〔25V电流突然增加，假设电源没有限流措施，就会把电路内部连接VDDVSS250mA电流、低电压状态时，准时关断电源，就能保证电路安全无损。重翻开电源，电路仍能正常工作。此主题相关图片如下：1供给电路翻转时所需的瞬态电流。此主题相关图片如下：VDD—VSS：VS，VDD~VSSVDD，VSS，而且不能驱动负载。此主题相关图片如下：CMOSJT-12VDDVSS，测量集成电路的击穿特性。此主题相关图片如下：CMOS的器件间相互连接问题。当各器件的规律电平互不全都，不能正确承受和传递信息时，要使用接口电路。这里主要介绍两类接口。l CMOSCMOS-TTL此主题相关图片如下：TTL1.6mA，而CMOS只有1.5mA，因而一般都得加一个接口电路。这里介绍一种承受II是CMOS集成电路缓冲/电平变换器，起缓冲驱动或规律电平变TTL电路，因而连接简便。但是，使用时需要留意相位问题。电路中CC4049是六反相缓冲/变换器，而CC4050是六同相缓冲/变换器。此主题相关图片如下：CMOS-HTL此主题相关图片如下：CMOSHTL用+15VVOH、VOLIIH、IIL2。此主题相关图片如下：10迎下载CMOS-ECL此主题相关图片如下：ECL集成电路是一种非饱和型的数字规律电路。其工作速度居全部规律电路之首。ECLCMOSECL3ECL加-5.2V，CMOSVDD，VSS-5.2V。以ECL集成电路CE10102〔CE1010242ECLIIH265uA，输入高电平电压VIH-1.105V,CMOSECL入需要。此主题相关图片如下：．CMOS-NMOS，NMOS要吸取电流，因此，CMOSNMOS此主题相关图片如下：NMOS5VCMOS集成电路只要选NMOSNMOSNMOSCMOS此主题相关图片如下：12迎下载CMOS-PMOSPMOSPMOS此主题相关图片如下：-24V电压供电。如图5所示的CMOS-PMOS接口电路承受两种电源供电。承受直10~12VPMOS要求。此主题相关图片如下：CMOS-工业掌握电路的接口此主题相关图片如下：24V6R1VT24V，使两者构成良好的连接。此主题相关图片如下：CMOS-VT此主题相关图片如下：VTR1VT，R1VT，R1IL值更高的晶体三极管或达林顿管，7bVTIL，IB=IL/〔β1*β2R11.4/R2),R24〜10KΩ。此主题相关图片如下：CMOS-LEDCMOSLEDCMOSVDD=10~18VLEDCMOSLEDVDD=10V20mALEDCMOS8aCMOS13迎下载R=〔VDD-VOL-VLCMOSLEDRR=〔VOH-VLED〕/ILEDVLEDLED此主题相关图片如下：LED，LED够光明的光。解决方法是加一级晶体管驱动电路，以获得足够的驱动力量。此主题相关图片如下：CMOS-VS此主题相关图片如下：10mACMOSCMOS〔例如CC4041〕/驱动器〔例如CC40107，也可加一级晶体三极管电路。此主题相关图片如下：l CMOSTTL-CMOS此主题相关图片如下：利用集电极开路的TTLTTLCMOS11RLTTL几百Ω到几MΩRL20KΩ以下较为适宜。此主题相关图片如下：ECL-CMOS2MC1024〔