【教学课件】第6章半导体集成电路.ppt

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1、第6章半导体集成电路6.1 6.1 概概概概 述述述述6.1.1 6.1.1 半导体集成电路的概念半导体集成电路的概念半导体集成电路的概念半导体集成电路的概念 1 1集成电路的定义集成电路的定义集成电路的定义集成电路的定义集集集集成成成成电电电电路路路路是是是是将将将将电电电电阻阻阻阻、电电电电容容容容、二二二二极极极极管管管管、三三三三极极极极管管管管经经经经过过过过半半半半导导导导体体体体工工工工艺艺艺艺或或或或薄薄薄薄、厚厚厚厚膜膜膜膜工工工工艺艺艺艺制制制制作作作作在在在在同同同同一一一一硅硅硅硅片片片片上上上上，并并并并按按按按某某某某种种种种电电电电路路路路形形形形式式式式互互互互

2、连连连连起起起起来来来来，制制制制成成成成具具具具有有有有一一一一定定定定功功功功能能能能的电路的电路的电路的电路。2 2集成电路的特点集成电路的特点集成电路的特点集成电路的特点同同同同分分分分立立立立元元元元器器器器件件件件相相相相比比比比，集集集集成成成成电电电电路路路路具具具具有有有有体体体体积积积积小小小小，重重重重量量量量轻轻轻轻，功功功功耗耗耗耗低低低低，性性性性能能能能好好好好，可可可可靠靠靠靠性性性性高高高高，成成成成本本本本低低低低等等等等特特特特点点点点，是是是是目目目目前前前前电电电电子子子子产产产产品品品品和和和和设设设设备备备备小小小小型型型型、便便便便携携携携式式式

3、式所所所所必必必必需需需需的。的。的。的。6.1.2集成电路的分类集成电路种类繁多，品种各异，可按不同方式进行分类。1按照制造工艺分类集成电路按其制造工艺可分为半导体集成电路，薄膜集成电路，厚膜集成电路和混合集成电路。用用用用平平平平面面面面工工工工艺艺艺艺（氧氧氧氧化化化化、光光光光刻刻刻刻、扩扩扩扩散散散散、外外外外延延延延）在在在在半半半半导导导导体体体体晶晶晶晶片片片片上上上上制制制制成成成成的的的的集集集集成成成成电电电电路路路路称称称称为为为为半半半半导导导导体体体体集集集集成成成成电电电电路，也称为单片集成电路。路，也称为单片集成电路。路，也称为单片集成电路。路，也称为单片集成电

4、路。用用用用薄薄薄薄膜膜膜膜工工工工艺艺艺艺（真真真真空空空空蒸蒸蒸蒸发发发发、溅溅溅溅射射射射）将将将将电电电电阻阻阻阻、电电电电容容容容等等等等无无无无源源源源元元元元件件件件及及及及相相相相互互互互连连连连线线线线制制制制作作作作在在在在同同同同一一一一块块块块绝绝绝绝缘缘缘缘衬衬衬衬底底底底上上上上，再再再再焊焊焊焊接接接接上上上上晶晶晶晶体体体体管管管管管管管管芯芯芯芯，使使使使其其其其具具具具有有有有一一一一定定定定功功功功能能能能的电路，称为薄膜集成电路。的电路，称为薄膜集成电路。的电路，称为薄膜集成电路。的电路，称为薄膜集成电路。用用用用厚厚厚厚膜膜膜膜工工工工艺艺艺艺（丝丝丝

5、丝网网网网印印印印刷刷刷刷、烧烧烧烧结结结结）将将将将电电电电阻阻阻阻、电电电电容容容容等等等等无无无无源源源源元元元元件件件件及及及及相相相相互互互互连连连连线线线线制制制制作作作作在在在在同同同同一一一一块块块块绝绝绝绝缘缘缘缘衬衬衬衬底底底底上上上上，再再再再焊焊焊焊接接接接上上上上晶晶晶晶体体体体管管管管管管管管芯芯芯芯，使使使使其其其其具具具具有有有有一一一一定定定定功功功功能能能能的电路，称为厚膜集成电路。的电路，称为厚膜集成电路。的电路，称为厚膜集成电路。的电路，称为厚膜集成电路。2按照有源器件分类集集集集成成成成电电电电路路路路按按按按有有有有源源源源器器器器件件件件可可可可分

6、分分分为为为为双双双双极极极极型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路、MOSMOS型型型型集集集集成成成成电路和双极电路和双极电路和双极电路和双极-MOS-MOS（BIMOSBIMOS）型集成电路等。）型集成电路等。）型集成电路等。）型集成电路等。双双双双极极极极型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路是是是是在在在在半半半半导导导导体体体体基基基基片片片片（硅硅硅硅或或或或锗锗锗锗材材材材料料料料）上上上上，利利利利用用用用双双双双极极极极型型型型晶晶晶晶体体体体管管管管构构构构成成成成的的的的集集集集成成成成电电电电路路路路，其其其其内内内内部部部部工工工工作作作作时时时时由由由由空空空

7、空穴穴穴穴和和和和自自自自由电子两种载流子进行导电由电子两种载流子进行导电由电子两种载流子进行导电由电子两种载流子进行导电。MOSMOS型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路只只只只有有有有空空空空穴穴穴穴或或或或自自自自由由由由电电电电子子子子一一一一种种种种载载载载流流流流子子子子导导导导电电电电。它它它它又又又又可可可可分分分分为为为为NMOSNMOS型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路、PMOSPMOS型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路和和和和CMOSCMOS型集成电路三种。型集成电路三种。型集成电路三种。型集成电路三种。NMOSNMOS型集成电路是由型集成电路是由型集成电

8、路是由型集成电路是由N N沟道的沟道的沟道的沟道的MOSMOS器件构成。器件构成。器件构成。器件构成。PMOSPMOS型集成电路是由型集成电路是由型集成电路是由型集成电路是由P P沟道的沟道的沟道的沟道的MOSMOS器件构成。器件构成。器件构成。器件构成。CMOSCMOS型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路则则则则是是是是指指指指由由由由N N沟沟沟沟道道道道和和和和P P沟沟沟沟道道道道MOSMOS器器器器件构成的件构成的件构成的件构成的互补形式的电路互补形式的电路互补形式的电路互补形式的电路。双双双双极极极极型型型型-MOS-MOS型型型型集集集集成成成成电电电电路路路路（BIMOSB

9、IMOS）是是是是双双双双极极极极型型型型晶晶晶晶体体体体管管管管和和和和MOSMOS电电电电路路路路混混混混合合合合构构构构成成成成的的的的集集集集成成成成电电电电路路路路。一一一一般般般般前前前前者者者者作作作作为为为为输输输输出出出出级级级级，后后后后者者者者作作作作为为为为输输输输入入入入级级级级。双双双双极极极极型型型型电电电电路路路路驱驱驱驱动动动动能能能能力力力力强强强强，但但但但功功功功耗耗耗耗较较较较大大大大，MOSMOS电电电电路路路路则则则则相相相相反反反反，双双双双极极极极型型型型-MOS-MOS型集成电路兼有二者的优点。型集成电路兼有二者的优点。型集成电路兼有二者的优

10、点。型集成电路兼有二者的优点。3按照集成度分类集成电路按其集成度可分为小规模集成电路，中规模集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路和极大规模集成电路20042004年年InterInter公司公司CPUCPU集成度集成度1 1亿亿25002500万万/112mm/112mm22=111.6=111.6万万/mm/mm2 24按照应用领域分类集集成成电电路路按按照照应应用用领领域域可可分分为为军军用用品品、民民用用品品（又称商用）和工业用品三大类。（又称商用）和工业用品三大类。由由于于军军用用品品主主要要用用在在军军事事、航航空空、航航天天等等领领域域，使使用用环环境境恶恶劣劣，装装置置密密

11、度度高高，对对集集成成电电路路的的可可靠性要求极高，对价格的要求不太苛求。靠性要求极高，对价格的要求不太苛求。由由于于民民用用品品主主要要用用在在人人们们的的日日常常生生活活中中，使使用用条条件件较较好好，只只要要能能够够满满足足一一定定的的性性能能指指标标要要求求即即可可。但但对对价价格格要要求求较较高高，最最大大限限度度地地追追求求高高的的性性能能价价格格比比。这这是是产产品品能能否否占占领领市市场场的的重重要要条件之一。条件之一。工业用品介于二者之间。工业用品介于二者之间。5按照功能分类集成电路按功能的分类。6.1.3集成电路的封装及引脚识别1集成电路的封装常常用用集集成成电电路路的的封

12、封装装材材料料有有金金属属、陶陶瓷瓷、塑塑料料三种。三种。（1）金属封装金金属属封封装装散散热热性性能能好好，可可靠靠性性高高，但但安安装装和和使使用用不不方方便便，成成本本高高。一一般般高高精精度度集集成成电电路路或或大大功功率率集集成成电电路路均均以以此此形形式式封封装装。根根据据国国标标规规定定，金属封装有金属园形和菱形两种。金属封装有金属园形和菱形两种。1集成电路的封装（2）陶瓷封装陶陶瓷瓷封封装装散散热热性性差差，但但体体积积小小，成成本本低低。一一般般分扁平型和双列直插两种。分扁平型和双列直插两种。（3）塑料封装塑塑料料封封装装工工艺艺简简单单，成成本本低低，但但散散热热性性能能较

13、较差差。应应用用最最广广，适适用用于于小小功功率率器器件件，分分扁扁平平和和双双列列直插两种。直插两种。中中功功率率器器件件有有时时也也采采用用塑塑料料封封装装，但但为为了了限限制制温温升升，有有利利散散热热，通通常常都都在在塑塑料料封封装装的的同同时时加加装金属板，以利于固定散热片。装金属板，以利于固定散热片。2封装外形及引脚识别封装形式最多的是圆顶形、扁平形及双列直插形。封装形式最多的是圆顶形、扁平形及双列直插形。封装形式最多的是圆顶形、扁平形及双列直插形。封装形式最多的是圆顶形、扁平形及双列直插形。圆顶形金属壳封装多为圆顶形金属壳封装多为圆顶形金属壳封装多为圆顶形金属壳封装多为8 8脚，

14、脚，脚，脚，1010脚，脚，脚，脚，1212脚。脚。脚。脚。菱形金属壳封装多为菱形金属壳封装多为菱形金属壳封装多为菱形金属壳封装多为3 3脚，脚，脚，脚，4 4脚。脚。脚。脚。扁平形陶瓷封装多为扁平形陶瓷封装多为扁平形陶瓷封装多为扁平形陶瓷封装多为1414脚，脚，脚，脚，1616脚。脚。脚。脚。单单单单列列列列直直直直插插插插式式式式塑塑塑塑料料料料封封封封装装装装多多多多为为为为9 9脚脚脚脚，1010脚脚脚脚，1212脚脚脚脚，1414脚脚脚脚，1616脚。脚。脚。脚。双双双双列列列列直直直直插插插插式式式式陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷封封封封装装装装多多多多为为为为8 8脚脚脚脚，1212脚脚脚脚，

15、1414脚脚脚脚，1616脚脚脚脚，2424脚。脚。脚。脚。双双双双列列列列直直直直插插插插式式式式塑塑塑塑料料料料封封封封装装装装多多多多为为为为8 8脚脚脚脚，1212脚脚脚脚，1414脚脚脚脚，1616脚脚脚脚，2424脚，脚，脚，脚，4242脚，脚，脚，脚，4848脚。脚。脚。脚。集集集集成成成成电电电电路路路路的的的的引引引引出出出出脚脚脚脚数数数数目目目目虽虽虽虽然然然然很很很很多多多多，但但但但引引引引出出出出脚脚脚脚的的的的排排排排列列列列顺顺顺顺序序序序具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的规规规规律律律律。在在在在使使使使用用用用集集集集成成成成电电电电路路路路时时时时，

16、可可可可按按按按排排排排列列列列规规规规律正确识别集成电路的引出脚。律正确识别集成电路的引出脚。律正确识别集成电路的引出脚。律正确识别集成电路的引出脚。（1）圆顶封装的集成电路对对于于圆圆顶顶封封装装的的集集成成电电路路（一一般般为为圆圆形形和和菱菱形形金金属属外外壳壳封封装装），在在识识别别引引脚脚时时，应应先先将将集集成成电电路路的的引引出出脚脚朝朝上上，找找出出其其标标记记。常常见见的的定定位位标标记记有有锁锁口口突突耳耳、定定位位孔孔及及引引脚脚不不均均匀匀排排列列等等。引引出出脚脚的的顺顺序序由由定定位位标标记记对对应应的的引引脚脚开开始始，按按顺顺时时针针方方向向依依次次数数为为引

17、引脚脚，。（2）单列直插式集成电路单列直插式集成电路，识别其引脚时应使引脚向下，面对型号或定位标记，自定位标记对应一侧的第一只引脚数起，依次为，。此类集成电路上的定位标记一般为色点、凹坑、小孔、线条、色带、缺角等。有有有有些些些些厂厂厂厂家家家家生生生生产产产产的的的的集集集集成成成成电电电电路路路路，本本本本是是是是同同同同一一一一种种种种芯芯芯芯片片片片，为为为为了了了了便便便便于于于于在在在在印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板上上上上灵灵灵灵活活活活安安安安装装装装，其其其其引引引引脚脚脚脚排排排排列列列列顺顺顺顺序序序序对对对对称称称称相相相相反反反反。一一一一种种种种按按按按常

18、常常常规规规规排排排排列列列列，即即即即由由由由左左左左向向向向右右右右，另另另另一一一一种种种种则则则则由由由由右右右右向向向向左左左左。对对对对此此此此类类类类集集集集成成成成电电电电路路路路若若若若封封封封装装装装上上上上有有有有识识识识别别别别标标标标记记记记，可可可可按按按按上上上上述述述述规规规规律律律律分分分分清清清清其其其其近近近近脚脚脚脚顺顺顺顺序序序序。但但但但也也也也有有有有少少少少数数数数器器器器件件件件上上上上没没没没有有有有引引引引脚脚脚脚识识识识别别别别标标标标记记记记，这这这这时时时时应应应应从从从从其其其其型型型型号号号号上上上上加加加加以以以以区区区区别别别

19、别。若若若若其其其其型型型型号号号号后后后后缀缀缀缀中中中中有有有有一一一一字字字字母母母母R R R R，则则则则表表表表明明明明其其其其引引引引脚脚脚脚顺顺顺顺序序序序为为为为从右到左反向排列。从右到左反向排列。从右到左反向排列。从右到左反向排列。还还还还有有有有个个个个别别别别集集集集成成成成电电电电路路路路，设设设设计计计计时时时时尾尾尾尾部部部部引引引引出出出出脚脚脚脚为为为为非非非非等等等等距距距距排排排排列，作为标记。可按此特点来识别引脚顺序。列，作为标记。可按此特点来识别引脚顺序。列，作为标记。可按此特点来识别引脚顺序。列，作为标记。可按此特点来识别引脚顺序。3）双列直插式集成

20、电路双双列列直直插插式式集集成成电电路路，识识别别其其引引脚脚时时，若若引引脚脚向向下下，即即其其型型号号、商商标标向向上上，定定位位标标记记在在左左边边，则则从从左左下下角角第第1 1只只引引脚脚开开始始，按按逆逆时时针针方方向向，依依次次为为、。若若引引脚脚朝朝上上，即即其其型型号号、商商标标朝朝下下，定定位位标标志志位位于于左左边边，则则应应从从左左上上角角第第1 1只只引引脚脚开开始始，按按顺顺时时针针方方向向，依依次次为为 、。另另外外，也也有有个个别别型型号号的的集集成成电电路路引引脚脚，在在其其对对应应位位置置上上有有缺缺角角（即即无无此此输输出出脚脚），对对这这种种型型号号的的

21、集集成成电电路路，其引脚编号顺序不受影响。其引脚编号顺序不受影响。3）双列直插式集成电路对于某些软封装类的集成电路，其引脚直接与印刷电路相结合。对于四列扁平封装的微处理器集成电路。6.2半导体集成电路型号命名一、中国半导体集成电路型号命名中国半导体集成电路型号命名方法由国家标准半导体集成电路型号命名方法（GB3430-89）规定。该标准于1990年4月1日 开 始 实 施，取 代 了 原 国 家 标 准（GB3430-82）和四机部标准（SJ611-77）。一、中国半导体集成电路型号命名根据国家标准规定，集成电路由五部分组成第第0 0部分：用字母部分：用字母C C表示器件符合国家标准表示器件符

22、合国家标准第一部分：用字母表示器件类型，第一部分：用字母表示器件类型，第第二二部部分分：用用阿阿拉拉伯伯数数字字和和字字符符表表示示器器件件的的系系列和品种代号列和品种代号第三部分：用字母表示器件的工作温度范围，第三部分：用字母表示器件的工作温度范围，第四部分：用字母表示器件封装形式，第四部分：用字母表示器件封装形式，6.3各类集成电路的性能比较l l6.3.1TTL6.3.1TTL集成电路集成电路l lTTLTTL集成电路的全名称集成电路的全名称是是晶体管晶体管晶体管逻晶体管逻辑集成电路。它由辑集成电路。它由NPNNPN或或PNPPNP型晶体管型晶体管组成组成。1TTL集成电路的分类（1）国

23、际通用标准TTL集成电路的分类54/7454/74系系列列TTLTTL数数字字逻逻辑辑集集成成电电路路一一般般分分为为六六大大类：类：545474XX74XX：标准：标准TTLTTL电路系列电路系列545474SXX74SXX：肖特基：肖特基TLLTLL电路系列电路系列545474HXX74HXX：高速：高速TTLTTL电路系列电路系列545474LSXX74LSXX：低功耗肖特基：低功耗肖特基TTLTTL电路系列电路系列545474ASXX74ASXX：先进肖特基：先进肖特基TTLTTL电路系列电路系列545474ALSXX74ALSXX：先先进进低低功功耗耗肖肖特特基基TTLTTL电电路路

24、系系列列（2）国产TTL电路分类T1000T1000：标准系列，相当于国际：标准系列，相当于国际54547575系列系列T2000T2000：高高速速系系列列，相相当当于于国国际际545474H74H高高速速系系列列T3000T3000：肖肖特特基基系系列列，相相当当于于国国际际545474S74S肖肖特特基系列基系列T4000T4000：低低功功耗耗肖肖特特基基系系列列，相相当当于于国国际际545474LS74LS低功耗肖特基系列低功耗肖特基系列T000T000可分为可分为T000T000中速系列和中速系列和T000T000高速系列高速系列T000T000中速系列的性能类同于中速系列的性能类

25、同于T1000T1000系列系列T000T000高速系列的性能类同于高速系列的性能类同于T2000T2000系列系列6.3.2CMOS集成电路lCMOS集成电路于1968发展成商品化产品。CMOS集成电路是互补对称金属氧化物半导体,其基本逻辑单元由增强型PMOS晶体管和增强型NMOS晶体管按互补对称形式连接而成，静态功耗很小。CMOSCMOS与非门与非门 T1T2T3T4BAVDDA B T1 T2 T3 T4 Y 0 0 导通导通 导通导通 截止截止 截止截止 1 0 1 导通导通 截止截止 导通导通 截止截止 1 1 0 截止截止 导通导通 截止截止 导通导通 1 1 1 截止截止 截止截

26、止 导通导通 导通导通 0Y3CMOS集成电路的特点（1 1）微功耗）微功耗）微功耗）微功耗 CMOSCMOS集集集集成成成成电电电电路路路路的的的的静静静静态态态态功功功功耗耗耗耗极极极极小小小小，如如如如电电电电源源源源电电电电压压压压V VDDDD=5V=5V时时时时的的的的静静静静态态态态功功功功耗耗耗耗，各各各各种种种种门门门门电电电电路路路路品品品品种种种种小小小小于于于于2.55W2.55W，缓缓缓缓冲冲冲冲器器器器和和和和 触触触触 发发发发 器器器器 类类类类 小小小小 于于于于 520W520W，中中中中 规规规规 模模模模 集集集集 成成成成 电电电电 路路路路 小小小小

27、 于于于于25100W25100W。（2 2）工作电压范围宽工作电压范围宽工作电压范围宽工作电压范围宽 国国国国产产产产CMOSCMOS集集集集成成成成电电电电路路路路按按按按工工工工作作作作电电电电压压压压范范范范围围围围分分分分为为为为两两两两个个个个系系系系列列列列，即即即即318V318V的的的的CC4000CC4000系列和系列和系列和系列和715V715V的的的的C000C000系列。系列。系列。系列。（3 3）抗干扰能力强）抗干扰能力强）抗干扰能力强）抗干扰能力强 抗抗抗抗干干干干扰扰扰扰能能能能力力力力又又又又称称称称为为为为噪噪噪噪声声声声容容容容限限限限。当当当当CMOSC

28、MOS电电电电路路路路工工工工作作作作电电电电压压压压提提提提高高高高到到到到10V10V时时时时，其其其其噪噪噪噪声声声声容容容容限限限限在在在在数数数数字字字字逻逻逻逻辑辑辑辑电电电电路路路路中中中中是是是是最最最最高高高高的的的的。（4 4）输出逻辑摆幅大）输出逻辑摆幅大）输出逻辑摆幅大）输出逻辑摆幅大CMOSCMOS电路输出电路输出电路输出电路输出逻辑摆幅近似为电源电压逻辑摆幅近似为电源电压逻辑摆幅近似为电源电压逻辑摆幅近似为电源电压。（5 5）输入阻抗高）输入阻抗高）输入阻抗高）输入阻抗高CMOSCMOS电电电电 路路路路 的的的的 输输输输 入入入入 阻阻阻阻 抗抗抗抗 大大大大

29、于于于于 10108 8，一一一一 般般般般 为为为为10101010。（6 6）扇出能力强）扇出能力强）扇出能力强）扇出能力强扇扇扇扇出出出出能能能能力力力力是是是是用用用用电电电电路路路路输输输输出出出出端端端端所所所所能能能能带带带带动动动动的的的的输输输输入入入入端端端端数数数数目目目目来来来来表表表表示示示示的的的的，CMOSCMOS电电电电路路路路的的的的输输输输入入入入和和和和输输输输出出出出阻阻阻阻抗抗抗抗相相相相差很大，其扇出能力大于差很大，其扇出能力大于差很大，其扇出能力大于差很大，其扇出能力大于5050。（7 7）输入电容小）输入电容小）输入电容小）输入电容小CMOSCM

30、OS电路的输入电容不大于电路的输入电容不大于电路的输入电容不大于电路的输入电容不大于5pF5pF。6.3.3 ECL集成电路集成电路l l1 1ECLECL集集集集成成成成电电电电路路路路的的的的概概概概念念念念ECLECL集集集集成成成成电电电电路路路路为为为为发发发发射射射射极极极极耦耦耦耦合合合合逻逻逻逻辑辑辑辑集集集集成成成成电电电电路路路路，是是是是一一一一种种种种非非非非饱饱饱饱和和和和型型型型数数数数字字字字逻逻逻逻辑辑辑辑电电电电路路路路。它它它它是是是是各各各各种种种种逻逻逻逻辑辑辑辑电电电电路路路路中中中中速速速速度度度度最最最最快快快快的的的的电电电电路路路路形式形式形式

31、形式。2ECL集成电路的特点（1 1）速度快）速度快）速度快）速度快 ECLECL基基基基本本本本门门门门电电电电路路路路的的的的典典典典型型型型传传传传输输输输延延延延迟迟迟迟时时时时间间间间为为为为nsns数数数数量量量量级级级级，其触发器和计数器的工作频率也在其触发器和计数器的工作频率也在其触发器和计数器的工作频率也在其触发器和计数器的工作频率也在1GHz1GHz的范围。的范围。的范围。的范围。（2 2）逻辑功能强）逻辑功能强）逻辑功能强）逻辑功能强 ECLECL电电电电路路路路能能能能消消消消除除除除一一一一般般般般逻逻逻逻辑辑辑辑电电电电路路路路中中中中为为为为产产产产生生生生互互互

32、互补补补补逻逻逻逻辑辑辑辑功功功功能能能能而而而而设设设设置置置置的的的的反反反反相相相相器器器器所所所所增增增增加加加加的的的的时时时时间间间间延延延延迟迟迟迟，提提提提高高高高了了了了系系系系统统统统的速度。的速度。的速度。的速度。（3 3）扇出能力强）扇出能力强）扇出能力强）扇出能力强 ECLECL电电电电路路路路的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗高高高高（约约约约10k10k），输输输输出出出出阻阻阻阻抗抗抗抗低低低低（约（约（约（约77），故扇出能力强。），故扇出能力强。），故扇出能力强。），故扇出能力强。（4 4）噪声低，便于数据传输）噪声低，便于数据传输）噪声低，便于数据传

33、输）噪声低，便于数据传输3ECL集成电路的应用ECL集成电路在高速信息系统中应用广泛。6.3.4三种集成电路的性能比较TTL、CMOS、ECL等各种集成电路的性能比较见表。6.3.5集成电路的使用注意及代换1集成电路的使用注意集集成成电电路路是是一一种种结结构构复复杂杂，功功能能多多，体体积积小小，价价格格贵贵，安安装装与与拆拆卸卸比比较较麻麻烦烦，而而且且容容易易损损坏坏的的电电子子器器件件。因因此此，在在选选购购和和使使用用过过程程中中，一一定定要要按按照照要要求求仔仔细细操操作作，切切莫莫造造成成不不必必要要的的损损失。失。（1）TTL集成电路的使用注意TTL电路的输出端不允许直接接地或

34、直接接电源，否则，易烧坏集成电路。TTL电路对电源电压要求严格，要求使用稳定性好的直流稳压电源，且电源电压的允许偏差小于10%。TTL电路内部体积小，元件密度高。使用时，各参数尽量不要超过其额定值。TTL电电路路多多余余的的输输入入端端悬悬空空时时，相相当当于于逻逻辑辑“1”状状态态，但但为为了了逻逻辑辑功功能能稳稳定定可可靠靠，与与门门和和与与非非门门的的多多余余输输入入端端最最好好接接到到电电源源上或并联使用。上或并联使用。不不用用的的电电路路输输出出端端则则应应悬悬空空。如如果果将将其其接接电源或接地，集成电路将损坏。电源或接地，集成电路将损坏。（2）CMOS集成电路的使用注意集成电路的

35、使用注意 CMOSCMOS电电电电路路路路对对对对电电电电源源源源电电电电压压压压要要要要求求求求不不不不严严严严格格格格，但但但但正正正正负负负负极极极极决决决决不不不不允允允允许许许许接反。否则，极易造成损坏。接反。否则，极易造成损坏。接反。否则，极易造成损坏。接反。否则，极易造成损坏。CMOS CMOS电路的电路的电路的电路的输出端不允许直接接电源电压输出端不允许直接接电源电压输出端不允许直接接电源电压输出端不允许直接接电源电压。CMOSCMOS电电电电路路路路的的的的输输输输入入入入端端端端不不不不允允允允许许许许悬悬悬悬空空空空，可可可可按按按按其其其其功功功功能能能能接接接接电电电

36、电源源源源或或或或并联使用并联使用并联使用并联使用。CMOSCMOS电电电电路路路路同同同同其其其其他他他他电电电电路路路路连连连连接接接接时时时时，要要要要注注注注意意意意电电电电平平平平转转转转换换换换和和和和驱驱驱驱动动动动能力的问题能力的问题能力的问题能力的问题。CMOSCMOS电电电电路路路路在在在在存存存存储储储储、运运运运输输输输时时时时，要要要要注注注注意意意意防防防防静静静静电电电电对对对对集集集集成成成成电电电电路路路路的影响的影响的影响的影响。CMOSCMOS电电电电路路路路电电电电流流流流负负负负载载载载能能能能力力力力低低低低，容容容容抗抗抗抗负负负负载载载载对对对对

37、其其其其工工工工作作作作速速速速度度度度影影影影响很大。响很大。响很大。响很大。2集成电路的代换集成电路的系列多达几十甚至几百多种，其型号更是不可胜数。在这品种繁多的集成电路中，既有不同厂家自行设计生产的同一功能的集成电路，也有仿制产品及组装产品，还有改进型产品等。因此，集成电路的代换异常复杂。6.4555时基电路6.4.15556.4.1555时基电路的概念时基电路的概念555555时时基基电电路路是是由由美美国国SiGneticsSiGnetics公公司司于于19721972年年推推出出并并投投放放市市场场，其其目目的的是是为为了了取取代代体体积积大大、定定时时精精度度差差的的热热延延迟迟

38、继继电电器器等等机机械械式式延延迟迟器器。但但555555时时基基电电路路在在人人们们使使用用过过程程中中，用用途途不不断断得得到到开开发发，被被大大量量用用于于工工业业控控制制、仪仪器器仪仪表表等等领领域域，取取得得了了大大大大超超出出原原设设计计思思想想的的应应用用成成果果。555555时时基基电电路路得得到广泛应用。到广泛应用。1555的含义一般的集成电路型号中的数字仅是一种编号，可是555时基电路的三个5却有具体的含义，它们代表基准电压电路是由三个5k电阻组成，且要求它们严格相等。2555时基电路的特点（1）555时基电路在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成。它将模拟功能与逻辑功

39、能兼容为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡，拓宽了模拟集成电路的应用范围。（2）555时基电路采用了单电源供电。双极 型 555的 电 压 范 围 为 4.5V15V，CMOS555的电压范围为3V18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路共用一个电源。（3）555时基电路可独立构成一个定时器，且定时精度高。（4）555时基电路的最大输出电流达200mA，带负载能力强，可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。6.4.2 555时基电路的封装555时基电路的封装外形一般有两种形式，一种是8脚园形TO-99型。另一种是8脚双列直插DIP-8式。556双时基集成块内含两个相同的时

40、基电路，称为双555，基封装形式为双列直插14脚，即DIP-14式。555时基电路，管脚功能：1 1脚脚为为电电源源负负端端（地地端端）和和公公共共端端（V VSSSS或或GNDGND）。在在通通常常情情况况下下与与地地相相连连，该该端端的的电电位位应应比比其其它它管管脚的电位都低。脚的电位都低。2 2脚脚为为触触发发端端或或称称置置位位端端（S S）。当当该该端端电电压压低低于于V VDDDD/3/3时时，可可使使触触发发器器处处于于置置位位状状态态，即即输输出出端端处处于于逻逻辑辑“1”“1”电电平平。该该端端允允许许外外加加电电压压范范围围为为0V0VDDDD。3 3脚脚为为输输出出端端

41、（V VOO），电电路路连连接接负负载载端端。通通常常该该脚为低电平脚为低电平“0”“0”，在定时期间为高电平，在定时期间为高电平“1”“1”。555时基电路，管脚功能：4 4脚脚为为复复位位端端（MRMR）。当当该该端端外外加加电电压压低低于于0.4V0.4V，即即为为逻逻辑辑“0”“0”电电平平时时，定定时时过过程程中中断断。不不论论R R、S S端端处处于于何何种种电电平平，电电路路均均处处于于复复位位状状态态，即即输输出出为为低低电电平平“0”“0”。该该端端允允许许外外加加电电压压范范围围为为0V0VDDDD。不用时，应与不用时，应与V VDDDD相连。相连。5 5脚脚为为控控制制电

42、电压压端端（VcVc）。该该端端与与2V2VDDDD/3/3分分压压点点相相连连，若若在在此此端端加加入入外外部部电电压压，可可改改变变集集成成电电路路内内部部两两个个比比较较器器的的比比较较基基准准电电压压，从从而而控控制制电电路路的的翻翻转转门门限限，以以改改变变产产生生脉脉冲冲宽宽度度或或频频率率。当当不不用时，应将该端接一只用时，应将该端接一只0.01F0.01F的电容器到地。的电容器到地。555时基电路，管脚功能：6 6脚脚为为阀阀值值电电压压端端（R R）。其其阀阀值值电电平平为为2V2VDDDD/3/3时时，即即当当该该端端电电压压大大于于2V2VDDDD/3/3时时，可可使使触

43、触发发器器复复位位，即即输输出出端端处处于于逻逻辑辑“0”“0”电电平平。该该端端允允许许外外加加电电压压范围为范围为0V0VDDDD。7 7脚脚为为放放电电端端（DISDIS）。该该端端与与放放电电管管相相连连，放放电电管管为为发发射射极极接接地地开开关关控控制制器器，用用作作定定时时电电容容的的放放电。电。8 8脚脚为为电电源源正正端端（V VDDDD）。双双极极型型555555外外接接4.515V4.515V，CMOSCMOS型型可可外外接接318V318V电电源源，一一般般来来说说，电电路路的定时精度受电源电压的影响极小。的定时精度受电源电压的影响极小。6.4.3 555时基电路的工作

44、原理555555时基电路的原理框图，时基电路的原理框图，时基电路的原理框图，时基电路的原理框图，555555电路内含两个比较器电路内含两个比较器电路内含两个比较器电路内含两个比较器A A1 1和和和和A A2 2、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。、一个触发器、一个驱动器和一个放电晶体管。两个比较器分别被电阻两个比较器分别被电阻两个比较器分别被电阻两个比较器分别被电阻R R1 1、R R2 2、R R3 3构成的分压器设定构成的分压器设定构成的分压器设定构成的分压器设定的的的的2V2VDDDD/3/3、V

45、 VDDDD/3/3参考电压所限定。参考电压所限定。参考电压所限定。参考电压所限定。-+-+电源电源 8 8阈值阈值 6 6控制控制 5 5触发触发 2 2放电放电 7 7地地 1 13 3 输出输出4 4 强制强制 复位复位6.4.4 555时基电路的主要参数双极型555时基电路和CMOS555时基电路由于其生产工艺不同，故其电性能、参数指标有较大差别。6.4.5 双极型和CMOS型555时基电路的性能比较1双极型和CMOS型555时基电路的共同点（1）双极型和CMOS型555时基电路的功能大体相同，外形和管脚排列一致，大多数场合下可直接进行替换。（2）二者均使用单一电源，适应电压范围大，可

46、与TTL、HTL、CMOS型数字逻辑电路等共用电源。（3）555时基电路输出的为全电源电平，可与TTL、CMOS型等电路直接接口。（4）电源电压变化时对振荡频率和定时精度的影响小，对定时精度的影响仅为0.05V，且温度稳定性好，温度漂移不高于50ppm/（即0.005/）。2双极型和CMOS型555时基电路的不同点（1 1）CMOSCMOS型型555555时时基基电电路路的的功功耗耗仅仅为为双双极极型型的的几几十十分分之之一一，静静态态电电流流仅仅为为300A300A，为为微微功功耗耗电电路。路。（2 2）CMOSCMOS型型555555时时基基电电路路的的电电源源电电压压可可低低至至23V2

47、3V，各输入功能端电流均为，各输入功能端电流均为pApA（微微安）级。（微微安）级。（3 3）CMOSCMOS型型555555时时基基电电路路的的输输出出脉脉冲冲上上升升沿沿和和下降沿比双极型的要陡峭，转换时间要短。下降沿比双极型的要陡峭，转换时间要短。（4）CMOS型555时基电路在传输过渡时间里产生的尖峰电流小，仅23mA，而双极 型 555时 基 电 路 的 尖 峰 电 流 高 达300400mA。（5）CMOS型555时基电路的输入阻抗比双极型555时基电路的输入阻抗要高出几个数量级，高达1010。（6）CMOS型555时基电路的驱动能力差，输出电流仅为13mA，而双极型的输出驱动电流

48、可达200mA。6.4.6 555时基电路的应用555时基电路大量应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具等诸多方面。可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波产生器、脉宽调制器、脉位调制器等许多资料都进行了详细介绍。6.5 集成运算放大器6.5.1 6.5.1 集成运算放大器的概念集成运算放大器的概念1 1集成运算放大器的定义集成运算放大器的定义集集成成运运算算放放大大器器（简简称称集集成成运运放放或或运运放放）是是由由制制作作在在一一块块硅硅片片上上的的、完完整整的的、直直接接耦耦合合的的多多

49、级级放放大大电电路路而而组组成成的的高高增增益益放放大大器器。由由于于它它在在发发展展初初期期，主主要要用用于于模模拟拟运运算算，如如进进行行加加法法、减减法法、积积分分和和微微分分等等各各种种数数学学运运算算，故故称称为为运运算算放放大大器器。目目前前，运运算算放放大大器器的的应应用用已已远远远远超超出出了了数数学学运运算算的的范范围围，而而渗渗透透到到了了电电子子学学的的各各个个方方面面。如如信信号号处处理理、电电源源稳稳压压、有有源源滤滤波波、信号产生、模数转换和数模转换等。信号产生、模数转换和数模转换等。2集成运算放大器的组成集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组

50、成。输入级的作用要提供与输出级同相、反相关系的两个输入端，同时能有效地抑制零点漂移，有较高的输入电阻并具有一定的放大倍数。因此，大多采用带恒流源的差动放大电路。中间级要有足够高的电压放大倍数，是运算放大器开环增益的主要提供者。大多采用多级带有源负载的共射级基本放大电路或复合管共射电路。输出级要给负载提供一定的输出电压和输出电流。为提供带载能力，大多采用射极跟随器或互补对称输出电路。偏置电路给各级提供偏置电流，由电流源电路构成。另外，电路还包括一些其它的辅助环节。如电平移动电路、过载保护电路等。3集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号表示见图。它由两个输入端和一个输出端。两个输入端分别称为同相