數字集成電路的應用模式

　　數字集成電路的應用模式

　　摘 要 數字集成電路集中于半導體芯片，其是元器件及其連線的結合，是一種數字邏輯電路系統。

　　數字集成電路包括一系列的門電路、器件數量等，我們將數字集成電路分為小規模集成電路、中規模集成電路、大規模集成電路、超大規模集成電路及其特大規模集成電路。

　　關鍵詞 數字集成電路 CMOS數字集成電路 邏輯功能 內部設計 注意事項

　　1關于數字集成電路邏輯功能及其內部設計的分析

　　日常生活中的數字集成電路產品是非常多的，通過對其電路結構的分析，可以分為TTL系列及其MOS系列。

　　TTL數字集成電路進行了電子及其空穴載流子的導電，我們稱之為雙極性電路。

　　MOS數字集成電路進行了載流子導電電路的應用，其中的電子導電部分，我們稱之為NMOS 電路，將那種空穴導電電路稱之為PMOS電路。

　　PMOS電路及其NMOS的組合電路，我們稱之為CMOS電路。

　　相對于TTL數字集成電路，CMOS數字集成電路具備良好的應用優勢，其工作電源的電壓范圍比較寬，并且其靜態功耗水平比較低，其抗干擾能力比較強，具備較高的輸入阻抗，并且其應用成本比較低。

　　介于這些優勢，CMOS數字集成電路得到了廣泛的應用。

　　在日常生活中，數字集成電路的品種是非常多的，包括門電路、計數器、觸發器、編譯碼器、存儲器等。

　　我們可以將數字邏輯電路分為時序邏輯電路及其組合邏輯電路。

　　在組合邏輯電路的分析中，任意時刻的輸出取決于其當時的輸入，這跟電路的工作狀態沒有關系。

　　比較常見的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器及其數據選擇器。

　　在時序邏輯電路中，任意時刻的輸出取決于該時刻的輸入，與電路的原先狀態存在聯系。

　　時序邏輯電路具備記憶的功能，其內部含有存儲單元電路，比較常見的時序邏輯電路有移位寄存器、計數器等。

　　實際上，不同組合的邏輯電路及其時序邏輯電路是非常多的，其應用比較廣泛，并且有很多標準化、系列化的集成電路產品，我們把這些產品稱之為通用集成電路。

　　我們把那些專門用途設計制作的集成電路稱之為專用集成電路。

　　數字電路是由組合邏輯及其寄存器構成的，組合邏輯是由基本門組成的函數，其輸出與當前的輸入存在關系。

　　比如組合邏輯的邏輯計算。

　　時序電路包含基本門，也包括一系列的存儲元件，進行過去信息的保存。

　　時序電路的穩態輸出與當前的輸入有關，跟過去的輸入狀態也有關。

　　時序電路在進行邏輯運算的同時，也會進行處理結果的存儲，從而方便下一次的運算。

　　從功能上來說，數字集成電路分為數據通路及其控制邏輯部分。

　　這些部分都由一系列的時序邏輯電路構成，都是同步的時序電路，時序電路被多個觸發器及其寄存器分為若干的節點。

　　這些觸發器在時鐘控制下會進行同樣節拍的工作，從而進行設計的簡化。

　　2 CM0S系列集成電路的一般特性與方式

　　(1)CMOS系統集成電路是數字集成電路的主流模式。

　　其集成電路的工作電源電壓范圍是3～18V，74HC系列是2～6V，黨電源電壓VDD=5V時，其CMOS電路的靜態功耗分別為：中規模集成電路類是25～100�%eW，緩沖器及其觸發器類是5～20�%eW，門電路類是2.5～5�%eW，其輸入阻抗非常高，CMOS電路幾乎沒有驅動電路功率的消耗。

　　該電路也具備良好的抗干擾能力，其電源電壓的允許范圍比較大，其輸出高低電平的擺幅也比較大，其抗干擾能力非常強，其噪音容限值也非常的大，其電源電壓越高，其噪聲容限值非常的大，CMOS電路電源的利用系數非常的高。

　　CMOS數字集成電路也具備良好的扇出能力，在進行低頻工作時，其輸出端可以進行50個數量以上的CMOS器件的驅動，其也具備良好的抗輻射能力。

　　CMOS管是一種多數載流子受控導電器件，針對載流子濃度，射線輻射的影響不大。

　　CMOS電路特別適合于進行航天、衛星等條件下的工作。

　　CMOS集成電路的功耗水平比較低，其內部發熱量比較小，集成度非常的高，電路自身是一種互補對稱結構，環境溫度的不斷變化，其參數會進行相互補償，因此，能夠保證良好的溫度穩定性。

　　(2)相對于TTL集成電路，CMOS集成電路的制造工藝更加的簡單，其進行硅片面積的占用也比較小，比較適合于進行大規模及其超大規模集成電路的制造及其應用。

　　在CMOS電路的應用過程中，不能進行多余輸入端的懸空，否則就可能導致靜電感應的較高電壓的產生，從而導致器件的損壞情況，這些多余的輸入端需要進行YSS的接入，或者實現與其它輸入端進行并聯，這需要針對實際情況做好相關的決定。

　　CMOS電路輸入阻抗水平是比較高的，容易受到靜電感應發生擊穿情況，為了滿足實際工作的要求，我們需要做好靜電屏蔽工作。

　　在CMOS電路焊接過程中，需要做好焊接時間的控制，保證焊接工具的良好應用，進行焊接溫度的良好控制。

　　3結語

　　在數字集成電路的設計過程中，很多標準通用單元得到積累，比如選擇器、比較器、乘法器、加法器等，這些單元電路的形狀規則更加方便集成，這說明數字電路在集成電路中得到更好的發展及其應用，這是數字集成電路應用體系的主要工作模式。

　　參考文獻

　　[1] 黃越.數字集成電路自動測試生成算法研究[D].江南大學，2012.

　　[2] 龍英.開關電流電路測試與故障診斷方法研究[D].湖南大學，2012.

　　[3] 陳振.數字系統時延故障的低成本高質量測試方法研究[D].清華大學，2012.

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