數(shù)字集成電路特性和注意事項

TTL電路(1)電源電壓范圍TTL電路的工作電源電壓范圍很窄。S，LS，F(xiàn)系列為5V±5%;AS，ALS系列為5Y±10%。(2)頻率特性TTL電路的工作頻率比4000系列的高。標(biāo)準(zhǔn)TTL電路的工作頻率小于35MHz;LS系列TTL電路的工作頻率小 于40MHz;ALS系列電路的工作頻率小于70MHz;S系列電路的工作頻率小于125MHz;AS系列電路的工作頻率 小于200MHz.(3)TTL電路的電壓輸出特性當(dāng)工作電壓為十5V時，輸出高電平大于2.4V，輸人高電平大于2.0V;輸出低電平小于0.4V，輸人低電平 小于0.8V。(4)最小輸出驅(qū)動電流標(biāo)準(zhǔn)TTL電路為16mA;LS-TTL電路為8mA;S-TTL電路為20mA;ALS-TfL 電路為8mA;AS-TTL電路為⒛ mA。大電流輸出的TTL電路：標(biāo)準(zhǔn)TTL電路為48mA;LS-TTL電路為24mA;S-TTL電路為64mA;ALS-TTL電 路為24/48mA;AS-TTL電路為48/64mA。(5)扇出能力(以帶動LS-TTL負(fù)載的個數(shù)為例)標(biāo)準(zhǔn)TTL電路為40;IS-TTL電路為20;S-TTL電路為50;ALS-TTL電路為 20;AS-TTL電路為50。大電流 輸出的TTL電路：標(biāo)準(zhǔn)TTL電路為120;LS-TTL電路為60;S-TTL電路為160;ALS-TTL電路為60/120;AS -TTL電路為120/160。對于同一功能編號的各系列TTL集成電路，它們的引腳排列與邏輯功能完全相同。比如，7404，74LS04， 74A504，74F04，74ALS04等各集成電路的引腳圖與邏輯功能完全一致，但它們在電路的速度和功耗方面存 在著明顯的差別。

CM0S電路(1)電源電壓范圍集成電路的工作電源電壓范圍為3～18V，74HC系列為2～6V。(2)功耗當(dāng)電源電壓VDD=5V時，CM0S電路的靜態(tài)功耗分別是：門電路類為2.5～5μW;緩沖器和觸發(fā)器類為5～20μW;中規(guī)模集成電路類為25～100μW，(3)輸人阻抗CM05電路的輸入阻抗只取決于輸人端保護(hù)二極管的漏電流，因此輸人阻抗極高，可達(dá)108～1011Ω以上。所以，CM0S電路幾乎不消耗驅(qū)動電路的功率。(4)抗干擾能力因為它們的電源電壓允許范圍大，因此它們輸出高低電平擺幅也大，抗干擾能力就強(qiáng)，其噪聲容限最大值為45%VDD保證值可達(dá)30%VDD，電源電壓越高，噪聲容限值越大。(5)邏輯擺幅CM0S電路輸出的邏輯高電平“1”非常接近電源電壓VDD邏輯低電平“0”接近電源Vss，空載時，輸出高電平VOH=VCC-0.05V，輸出低電平VOL=0.05V。因此，CM0S電路電源利用系數(shù)最高。(6)扇出能力在低頻工作時，一個輸出端可驅(qū)動50個以上CM0S器件。(7)抗輻射能力CMOS管是多數(shù)載流子受控導(dǎo)電器件，射線輻射對多數(shù)載流子濃度影響不大。因此，CM0S電路特別適用于航天、衛(wèi)星和核試驗條件下工作的裝置。CM0S集成電路功耗低，內(nèi)部發(fā)熱量小，集成度可大大提高。又因為電路本身的互補(bǔ)對稱結(jié)構(gòu)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，其參數(shù)有互相補(bǔ)償作用，因而其溫度穩(wěn)定性好。(8)CM0S集成電路的制造工藝CM0S集成電路的制造工藝比TTL集成電路的制造工藝簡單，而且占用硅片面積也小，特別適合于制造大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。

①不允許在超過極限參數(shù)的條件下工作。電路在超過極限參數(shù)的條件下工 作，就可能工作不正常，且容 易引起損壞。TTL集成電路的電源電壓允許變化范圍比較窄，一般在4.5～5.5V之間，因此必須使用+5V穩(wěn) 壓電源;CM0S集成電路的工作電源電壓范圍比較寬，有較大的選擇余地。選擇電源電壓時，除首先考慮到 要避免超過極限電源電壓外，還要注意到，電源電壓的高低會影響電路的工作頻率等性能。電源電壓低， 電路工作頻率會下降或增加傳輸延遲時間。例如CM0S觸發(fā)器，當(dāng)電源電壓由+15V下降到十3V時，其最高 工作頻率將從10MHz下降到幾十千赫。②電源電壓的極性千萬不能接反，電源正負(fù)極顛倒、接錯，會因為過大電流而造成器件損壞。③CM0S電路要求輸人信號的幅度不能超過VDD～VSS，即滿足VSS=V1=VDD。當(dāng) CM0S電路輸入端施加的電 壓過高(大于電源電壓)或過低(小于0V)，或者電源電壓突然變化時，電路電流可能會迅速增大，燒壞器件，這種現(xiàn)象稱為可控硅效應(yīng)。預(yù)防可控硅效應(yīng)的措施 主要有：·輸入端信號幅度不能大于VDD和小于0V;·消除電源上的干擾;·在條件允許的情況下，盡可能降低電源電壓，如果電路工作頻率比較低，用+5V電源供電最好;·對使用的電源加限流措施，使電源電流被限制在30mA以內(nèi)。④對多余輸人端的處理。對于CM0S電路，多余的輸人端不能懸空，否則，靜電感應(yīng)產(chǎn)生的高壓容易引起 器件損壞，這些多余的輸人端應(yīng)該接yDD或yss，或與其他正使用的輸人端并聯(lián)。這3種處置方法，應(yīng)根據(jù) 實際情況而定。對于TTL電路，對多余的輸人端允許懸空，懸空時，該端的邏輯輸入狀態(tài)一般都作為“1”對待，雖然 懸 空相當(dāng)于高電平，并不影響與門、與非門的邏輯關(guān)系，但懸空容易受干擾，有時會造成電路誤動作。因此 ，多余輸人端要根據(jù)實際需要做適當(dāng)處理。例如，與門、與非門的多余輸人端可直接接到電源上;也可將 不同的輸人端公用一個電阻連接到電源上;或?qū)⒍嘤嗟妮斎硕瞬⒙?lián)使用。對于或門、或非門的多余輸人端 應(yīng)直接接地。⑤多余的輸出端應(yīng)該懸空處理，決不允許直接接到VDD或VSS，否則會產(chǎn)生過大的短路電流而使器件 損壞 。不同邏輯功能的CM0S電路的輸出端也不能直接連到一起，否則導(dǎo)通的P溝道MOS場效應(yīng)管和導(dǎo)通的N溝道 MOS場效應(yīng)管形成低阻通路，造成電源短路而引起器件損壞。除三態(tài)門、集電極開路門外，TTL集成電路的 輸出端不允許并聯(lián)使用。如果將幾個集電極開路門電路的輸出端并聯(lián)，實現(xiàn)“線與”功能時，應(yīng)在輸出端 與電源之間接人上拉電阻。⑥由于CM0S電路輸人阻抗高，容易受靜電感應(yīng)發(fā)生擊穿，除電路內(nèi)部設(shè)置保護(hù)電路外，在使用和存放時 應(yīng)注意靜電屏蔽;焊接CM0S電路時，焊接工具應(yīng)良好接地，焊接時間不宜過長，焊接溫度不要太高。更不 能在通電的情況下，拆卸，拔、插集成電路。⑦多型號的數(shù)字電路之問可以直接互換使用，如國產(chǎn)的CC4000系列可與CD4000系列、MC14000系列直接互 換使用。但有些引腳功能、封裝形式相同的IC，電參數(shù)有一定差別，互換時應(yīng)注意。⑧注意設(shè)計工藝，增強(qiáng)抗干擾措施。在設(shè)計印制線路板時，應(yīng)避免引線過長，以防止信號之間的竄擾和 對信號傳輸?shù)难舆t。此外要把電源線設(shè)計得寬一些，地線要進(jìn)行大面積接地，這樣可減少接地噪聲干擾。 在CM0S邏輯系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)盡量減少電容負(fù)載。電容負(fù)載會降低CM0S集成電路的工作速度和增加功耗。