CMOS規范邏輯

CMOS規范邏輯的歷史與MOS型半導體的開(kāi)展歷史有著(zhù)親密的關(guān)系。圖11.l示出規范邏輯IC從降生到開(kāi)展的樹(shù)狀生長(cháng)過(guò)程。規范邏輯IC大致能夠分為用雙極工藝制造的TTL( Transistor  Transistor Logic)、ECL( Emitter  CoupledLogic)產(chǎn)品群以及CMOS產(chǎn)品群。近年來(lái)，呈現了具有雙極和CMOS特性的BiC-MOS，不過(guò)BiCMOS的根底是雙極。

這些產(chǎn)品群在根本邏輯動(dòng)作方面是相同的，不過(guò)在信號處置速度、工作請求的功率、后級銜接器件的驅動(dòng)才能等方面各有不同。    圖11.2示出各種規范邏輯IC的年表。規范邏輯IC作為可以有效完成電子計算機的器件，產(chǎn)生于20世紀60年代。當時(shí)的規范邏輯是由p型晶體管或者n型晶體管，以及二極管和電阻的集成構成的。制造工藝是雙極( Bipolar)工藝。

典型的74型TTL規范邏輯降生于美國。這種系列產(chǎn)品對功用、規格以及電極配置等實(shí)行規范化，并在世界的半導體公司中公開(kāi)，積極地提供技術(shù)和輔佐，成為真正的全球性的規范。規范化的IC型號是74xxx，統一以數字74打頭，后接的數字定義為邏輯電路的功用。       進(jìn)入20世紀70年代，所謂不工作時(shí)功耗接近零的CMOS規范邏輯降生了。RCA公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品命名為4000系列，它的特性是從3V到18V之間的任何電壓下都能夠工作。而當時(shí)的TTL系列器件只能在5V電源工作。缺陷是工作速度比TTL慢約10倍。但是作為器件顯現出誘人的魅力，在不怎樣需求高速工作的民用設備、產(chǎn)業(yè)用控制設備、接近人機界面局部等范疇有普遍的應用價(jià)值。

4000系列中不只有邏輯電路，具有CMOS電路特性的模仿開(kāi)關(guān)等器件也相繼降生。
CMOS規范邏輯中，進(jìn)步了工作速度的74C/40H系列于70年代后期商品化。在80年代的前半期，74HC系列疾速被美國JEDEC規范委員會(huì )規范化。這樣，74HC系列就確立了不只在CMOS，也包含雙極的規范邏輯1C中的中心位置

74系列型的特性是，同系列的產(chǎn)品換代，lC的功用和管腳銜接不改動(dòng)，總能確保高位的互換性。例如，7400的2輸入4電路的NAND電路，能夠很容易地換為74LS00。TTL系列的器件被說(shuō)成是規范邏輯的代名詞，就是基于這種構造。
CMOS型從40H/74C系列開(kāi)端進(jìn)入TTL的產(chǎn)品換代進(jìn)程。由于因循了74系列的特性，所以加速了CMOS化的進(jìn)程。
它的應用范圍沒(méi)有停留在以電池為電源的電子設備中，在信息通訊范疇、以至請求高質(zhì)量、高牢靠性的產(chǎn)業(yè)用設備中也被大量采用。由于74HC市場(chǎng)的不時(shí)延伸，使CMOS規范邏輯IC的需求到1990年前后逆轉了TTL的需求。
圖11.3示出CMOS與TTL各種系列產(chǎn)品的傳輸延遲時(shí)間（開(kāi)關(guān)速度／響應速度）與耗費功率的關(guān)系。關(guān)于邏輯lC來(lái)說(shuō)，由于請求高速功耗小，所以TTL需求向更低功耗的產(chǎn)品開(kāi)展，而CMOS則要面對更高速化產(chǎn)品的挑戰。

圖11.4示出規范邏輯lC的變化過(guò)程。大的趨向有兩個(gè)。 一個(gè)個(gè)是TTL發(fā)揮的市場(chǎng)，即信息通訊／高速，高驅動(dòng)才能范疇；另一個(gè)是CMOS發(fā)源的市場(chǎng)，即民用產(chǎn)業(yè)／低功耗，高工作余量范疇。它們都遵照低電壓、高速化的市場(chǎng)趨向停止系列的世代交替。最近，運用1. 8V電源的應用在增加。在這個(gè)工作范疇中，目前只要CMOS產(chǎn)品。