什么是數(shù)字集成電路,數(shù)字集成電路詳解-KIA MOS管

數(shù)字集成電路

數(shù)字集成電路是基于數(shù)字邏輯（布爾代數(shù)）設(shè)計和運行的，基于邏輯門搭建的，用于處理數(shù)字信號的集成電路。數(shù)字電路是用來處理0和1的信號的，在數(shù)字電路中，就只有0和1這兩個狀態(tài)。數(shù)字電路通過復(fù)雜的邏輯門設(shè)計，通過簡單的0和1這兩個狀態(tài)的組合，就能實現(xiàn)非常復(fù)雜的功能。

數(shù)字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導(dǎo)體芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)。

“集成”的意思就是，把整個數(shù)字電路系統(tǒng)所有的元器件，包括電容，電阻，電感和晶體管以及互連線，制作在一小塊半導(dǎo)體晶片上，然后封裝在一起，最終實現(xiàn)的產(chǎn)品就是我們?nèi)粘Ｊ褂玫哪莻€指甲蓋大小的小黑片。

布爾代數(shù)是能實現(xiàn)數(shù)字邏輯功能的理論，數(shù)字電路的物理基礎(chǔ)是半導(dǎo)體理論。基于半導(dǎo)體工藝，可以制作出符合布爾代數(shù)的實際物理器件，即與，或，非這些基本的門級電路，利用這些門級電路結(jié)構(gòu)，可以搭建出更加復(fù)雜的數(shù)字邏輯電路。基于門級電路，可以搭建出編碼器，譯碼器，數(shù)字選擇器，加法器，等等的基本模塊，利用這些基本模塊，可以搭建出復(fù)雜的專用系統(tǒng)，如接口信號協(xié)議轉(zhuǎn)換，圖像處理芯片，DSP芯片等等。

數(shù)字電路的組成：組合邏輯+寄存器（觸發(fā)器）。組合邏輯就是由基本門組成的函數(shù)，其輸出只會跟當(dāng)前的輸入有關(guān)，第一個圖就是組合邏輯，只完成邏輯運算；而時序電路除了包含基本門之外，還包含存儲元件用例保存過去的信息，時序電路的穩(wěn)態(tài)輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與過去的輸入所形成狀態(tài)有關(guān)。第二個圖就是時序電路，在完成邏輯運算的同時，還可以把處理結(jié)果暫存起來，用以下一次的運算。

數(shù)字集成電路分類

一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連在一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，通過引腳與外部聯(lián)系。

根據(jù)半導(dǎo)體器件進(jìn)行分類

1）雙極型集成電路

采用雙極型半導(dǎo)體器件作為元件。其特點是：速度快、負(fù)債能力強(qiáng)、功耗大、集成度較低。

雙極型集成電路又可分為：

TTL（Transistor Transistor Logic）：三極管-三極管電路

ECL（Emitter Coupled Logic）：射極耦合電路

PL（Integrated Injection Logic）：集成注入電路

2）單極型集成電路

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOS晶體管）作為元件。其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高、功耗低，速度較慢。

單極型集成電路又可分為：

- PMOS（P-channel Metal Oxide Semiconductor,P-溝道MOS）

- NMOS（N-channel Metal Oxide Semiconductor,N-溝道MOS）

- CMOS（Complement Metal Oxide Semiconductor,C-溝道MOS）

根據(jù)集成電路規(guī)模的大小進(jìn)行分類

1）SSI（小規(guī)模集成電路）

邏輯門數(shù)小于10門（或元件數(shù)小于100個）

2）MSI（中規(guī)模集成電路）

邏輯門數(shù)為10~99門（或元件數(shù)100~999個）

3）LSI（大規(guī)模集成電路）

邏輯門數(shù)為100~9999門（或元件數(shù)1000~99999個）

4）VLSI（超大規(guī)模集成電路）

邏輯門數(shù)大于10000門（或元件數(shù)大于100000個）

數(shù)字集成電路按電路結(jié)構(gòu)來分，可分成TTL和MOS 兩大系列。

TTL 數(shù)字集成電路是利用電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電的，所以又叫做雙極性電路。MOS 數(shù)字集成電路是只用一種載流子導(dǎo)電的電路，其中用電子導(dǎo)電的稱為NMOS 電路;用空穴導(dǎo)電的稱為PMOS 電路:如果是用NMOS 及PMOS 復(fù)合起來組成的電路，則稱為CMOS 電路。

CMOS 數(shù)字集成電路與TTL 數(shù)字集成電路相比，有許多優(yōu)點，如工作電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，輸入阻抗高，成本低，等等。因而， CMOS 數(shù)字集成電路得到了廣泛的應(yīng)用。

數(shù)字集成電路品種繁多，包括各種門電路、觸發(fā)器、計數(shù)器、編譯碼器、存儲器等數(shù)百種器件。

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