數(shù)字集成電路

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)。根據(jù)數(shù)字集成電路中包含的門電路或元、器件數(shù)量，可將數(shù)字集成電路分為小規(guī)模集成(SSI)電路、中規(guī)模集成MSI電路、大規(guī)模集成(LSI)電路、超大規(guī)模集成VLSI電路和特大規(guī)模集成(ULSI)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，用于處理數(shù)字信號的集成電路。根據(jù)集成電路的定義，也可以將數(shù)字集成電路定義為：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)。根據(jù)數(shù)字集成電路中包含的門電路或元、器件數(shù)量，可將數(shù)字集成電路分為小規(guī)模集成(SSI)電路、中規(guī)模集成MSI電路、大規(guī)模集成(LSI)電路、超大規(guī)模集成VLSI電路、特大規(guī)模集成(ULSI)電路和巨大規(guī)模集成電路(GSI，Giga Scale Integration)。小規(guī)模集成電路包含的門電路在10個以內(nèi)，或元器件數(shù)不超過10個;中規(guī)模集成電路包含的門電路在10～100個之間，或元器件數(shù)在100～1000個之間;大規(guī)模集成電路包含的門電路在100個以上，或元器件數(shù)在1，000～10, 000個之間;超大規(guī)模集成電路包含的門電路在1萬個以上，或元器件數(shù)在100，000～1，000，000之間;特大規(guī)模集成電路的門電路在10萬個以上，或元器件數(shù)在1，000，000～10，000，000之間。隨著微電子工藝的進步，集成電路的規(guī)模越來越大，簡單地以集成元件數(shù)目來劃分類型已經(jīng)沒有多大的意義了，目前暫時以“巨大規(guī)模集成電路”來統(tǒng)稱集成規(guī)模超過1億個元器件的集成電路。

數(shù)字集成電路的型號組成一般由前綴、編號、后綴三大部分組成，前綴代表制造廠商，編號包括產(chǎn)品系列號、器件系列號，后綴一般表示溫度等級、封裝形式等。如表0—1所示為TTL 74系列數(shù)字集成電路型號的組成及符號的意義。

可將數(shù)字邏輯電路分成組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。在組合邏輯電路中，任意時刻的輸出僅取決于當時的輸入，而與電路以前的工作狀態(tài)無關。最常用的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、多路分配器、數(shù)值比較器、全加器、奇偶校驗器等。在時序邏輯電路中，任意時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，還與電路原來的狀態(tài)有關。因此，時序邏輯電路必須有記憶功能，必含有存儲單元電路。最常用的時序邏輯電路有寄存器、移位寄存器、計數(shù)器等。具體的組合邏輯電路和時序邏輯電路不勝枚舉。由于它們的應用十分廣泛，所以都有標準化、系列化的集成電路產(chǎn)品，通常把這些產(chǎn)品叫做通用集成電路。與此相對應地把那些為專門用途而設計制作的集成電路叫做專用集成電路(ASIC)。

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，在上面的例子中，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。