数字集成电路是把电阻、二极管、晶体管集中制作在叫做基片的单片半导体材料(通常是硅)上,单片集成电路通常叫做芯片。
芯片密封在起保护作用的塑料或陶瓷封装里,封装上伸出的引脚便于与其它集成器件连接
最常见的一种封装形式是:双列直插式(DIP),它有两并排引脚
当从芯片封装的顶部向下看时,封装的一端有一个作为标记的缺口或者圆点,以此为起点,对引脚逆时针方向编号
此处是14引脚,封装尺寸是0.75x0.25英寸
实际的硅芯片比双列直插式封装小得多,典型情况可能是0.05平方英寸。硅芯片通过很细的导线(直径为1mil)与双列直插式的引脚相连,如下图
PLCC是现代数字电路中常见的许多封装之一,这种特定的封装形式采用了在IC底部凝固J形铅的工艺,如下图所示
数字集成电路经常按其电路的复杂程度进行分类,复杂程度以基片上等效逻辑门电路的数量来衡量,如图所示
双极性和单极性数字集成电路
IC还按其电路中使用的组件类型进行分类
双极IC使用NPN和PNP晶体管
单极IC使用FET晶体管
TTL系列
TTL逻辑系列实际上由几个子系列组成,下表列出了每一TTL系列的名称和用来区分同一系列不同种类的集成电路型号的前缀
各种TTL系列之间的主要区别在于它们的电特征,如耗散功率、开关速度等。各种TTL系列中同一型号的芯片其引脚排列和所完成的逻辑功能是相同的
TTL 电源和接地
数字集成电路,必须正确连接集成电路的引脚,其中最重要的连接是直流电源和地;这是芯片上的电路正常工作所必需的
在这张图中可见TTL和CMOS电路都需要直流电源,电源的正极与其一个引脚项链,电源的地(负极)与另一个引脚相连
TTL电路与电源正极相连的引脚标记为
CMOS系列
CMOS系列有几种类型,下表列出了其中的几种形式
CMOS器件执行与TTL器件相同的功能,但不一定是与TTL器件兼容的管脚。
CMOS 电源和接地
CMOS电路与电源正极相连的引脚标记为
许多新型的CMOS集成电路由于设计上与TTL集成电路兼容,其电源引脚也标记为
逻辑电平的电压范围
对于TTL器件,Vcc通常是+5V
对于CMOS集成电路,Vdd可以在+3~+18V之间变化
但当CMOS集成电路与TTL集成电路用于同一电路系统时,Vdd经常也用+5V电源
对于标准的TTL器件,其逻辑0和逻辑1电平可接受的输入电压范围定义如图所示
逻辑0是0~0.8V之间的任一电压值
逻辑1是2~5V之间的任一电压
不在上述范围之内的电压称为是不确定的,它不能作为任何TTL器件的输入使用
工作在Vdd=+5V的CMOS集成电路,其逻辑输入电压范围如图所示
0~1.5V之间的电压定义为逻辑0
3.5~5V之间的电压定义为逻辑1
不确定范围包括1.5~3.5V之间的电压
输入引脚悬空(浮置输入端)
当数字集成电路的输入引脚悬空时。一个悬空的输入端通常叫做浮置输入端
TTL输入端悬空相当于逻辑1,换句话说,集成电路按其输入好像施加了逻辑高电平来响应
在最终电路设计中不宜采用悬空来代替高电平输入,因为容易接受噪音信号,对正常工作造成不利影响
如果CMOS集成电路的输入端悬空,则可能产生灾难性结果,集成电路可能过热并最终损坏。有些复杂的集成电路内置了保护电路,减少了由于输入开路所造成任何损坏的可能性。然而,在最终的电路实现中,最好是将未用的输入引脚接到高电平或者低电平
逻辑电路的接线图
接线图应全面反映引脚编号、集成电路编号、元件值、信号名称、电源电压等的电气连接,下图是一个简单逻辑电路典型接线图
电路中所用的门电路来自两片不同的集成电路
图中标明每个门电路的输入/输出引脚编号
图中标明了电源和地与每个集成电路的连接关系