數字電子技術基礎學習筆記

　　數字電子技術基礎學習筆記

　　一、 正邏輯與負邏輯

　　◆ 正邏輯

　　門電路的輸入、輸出電壓的高電平定義為邏輯“1”，低電平定義為邏輯“0”。

　　◆ 負邏輯

　　門電路的輸入、輸出電壓的低電平定義為邏輯“1”，高電平定義為邏輯“0”。

　　同一個邏輯門電路，在正邏輯定義下如實現與門功能，在負邏輯定義下則實現或門功能。數字系統設計中，不是采用正邏輯就是采用負邏輯，而不能混合使用。

　　二、集成電路

　　由于集成電路體積小、重量輕、可靠性好，因而在大多數領域里迅速取代了分立器件組成的數字電路。在數字集成電路發展的歷史過程中，首先得到推廣應用的是雙極型的TTL電路。

　　然而，TTL電路存在著一個嚴重的缺點就是功耗比較大。所以用TTL電路只能做成小規模集成電路(Small Scale Integration,簡稱SSI，其中僅包含10個以內的門電路)和中規模集成電路(Medium Scale Integration,簡稱MSI，其中包含10~100個門電路)，而無法制作成大規模集成電路(Large Scale Integration,簡稱LSI，其中包含1000~10000個門電路)和超大規模集成電路(Very Large Scale Integration,簡稱VLSI，其中包含10000個以上的門電路)。CMOS集成電路最突出的優點在于功耗極低，所以非常適合于制作大規模集成電路。隨著CMOS制作工藝的不斷進步，無論在工作速度還是在驅動能力上，CMOS電路都已不比TTL電路遜色。因此，CMOS電路便逐漸取代了TTL電路而成為當前數字集成電路的主流產品。

　　三、CMOS電路的正確使用

　　1、輸入電路的靜電防護

　　雖然在CMOS電路的輸入端已經設置了保護電路，但由于保護二極管和限流電阻的幾何尺寸有限，它們所能承受的靜電電壓和脈沖功率有一定的限度。

　　由于各種原因產生的靜電電壓有時可高達數千伏，若將這個靜電電壓加到CMOS電路的輸入端，將足以將電路損壞。為防止由靜電電壓造成的損壞，應注意以下幾點：

　　① 在存儲和運輸CMOS器件時不要使用易產生靜電高壓的化工材料和化纖織物包裝，最好采用金屬屏蔽層做包裝材料。

　　② 組裝、調試時，應使電烙鐵和其他工具、儀表、工作臺臺面等良好接地。操作人員的服裝和手套等應選用無靜電的原料制作。

　　③ 不用的輸入端不應懸空。

　　2、輸入電路的過流保護

　　由于輸入保護電路中的鉗位二極管電流容量有限，一般為1mA，所以在可能出現較大輸入電流的場合必須采取以下保護措施：

　　① 輸入端接低內阻信號源時，應在輸入端與信號源之間串進保護電阻，保證輸入保護電路中的二極管導通時電流不超過1mA。

　　② 輸入端接有大電容時，亦應在輸入端與電容之間接入保護電阻。

　　③ 輸入端接長線時，應在門電路的輸入端接入保護電阻。

　　四、CMOS數字集成電路的各種系列

　　4000系列、HC/HCT系列、AHC/AHCT系列、VHC/VHCT系列、LVC系列、ALVC系列等。

　　五、TTL門電路

　　1、TTL門電路采用雙極型三極管作為開關器件。一個獨立的雙極型三極管由管芯、三個引出電極和外殼組成。三個電機分別稱為基極(base)、集電極(collector)和發射極(emitter)。分NPN和PNP型兩種，因為在工作時有電子和空穴兩種載流子參與導電過程，故稱這類三極管為雙極型三極管(Bipolar Junction Transistor,簡稱BJT)。

　　反相器是TTL集成門電路中電路結構最簡單的一種，這種類型電路的輸入端和輸出端均為三極管結構，所以稱為三極管-三極管邏輯電路(Transistor-Transistor Logic),簡稱TTL電路。和CMOS電路中的OD輸出結構門電路類似，在TTL電路中也有一種集電極開路(Open Collector)輸出結構的門電路。

　　2、TTL數字集成電路的各種系列

　　TI公司最初生產的TTL電路取名為SN54/74系列，我們稱它為TTL基本系列。后又相繼生產了74H、74L、74S、74LS、74AS、74ALS、74F等改進系列。

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