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  • 數(shù)字集成電路是什么,數(shù)字集成電路介紹
    • 發(fā)布時間:2024-04-20 19:08:55
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    數(shù)字集成電路是什么,數(shù)字集成電路介紹
    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)字電路通過復雜的邏輯門設計,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,制作在一小塊半導體晶片上,然后封裝在一起,最終實現(xiàn)的產品就是我們日常使用的那個指甲蓋大小的小黑片。
    數(shù)字集成電路
    布爾代數(shù)是能實現(xiàn)數(shù)字邏輯功能的理論,數(shù)字電路的物理基礎是半導體理論?;诎雽w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構,可以搭建出更加復雜的數(shù)字邏輯電路?;陂T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,可以搭建出復雜的專用系統(tǒng),如接口信號協(xié)議轉換,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),其輸出只會跟當前的輸入有關,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)輸出不僅取決于當前的輸入,還與過去的輸入所形成狀態(tài)有關。第二個圖就是時序電路,在完成邏輯運算的同時,還可以把處理結果暫存起來,用以下一次的運算。
    數(shù)字集成電路
    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體晶片或介質基片上,通過引腳與外部聯(lián)系。
    根據(jù)半導體器件進行分類
    1)雙極型集成電路
    采用雙極型半導體器件作為元件。其特點是:速度快、負債能力強、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
    金屬氧化物半導體場效應管(MOS晶體管)作為元件。其特點是:結構簡單、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構來分,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電的電路,其中用電子導電的稱為NMOS 電路;用空穴導電的稱為PMOS 電路:如果是用NMOS 及PMOS 復合起來組成的電路,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,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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