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数字集成电路的分类数字集成电路有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法1. 按结构工艺分按结构工艺分类，数字集成电路可以分为厚膜集成电路、薄膜集成电路、混合集成电路、半导体集成电路四大类图如下所示世界上生产最多、使用最多的为半导体集成电路半导体数字集成电路（以下简称数字集成电路）主要分为 TTL、CMOS、ECL 三大类ECL、TTL 为双极型集成电路，构成的基本元器件为双极型半导体器件，其主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低双极型集成电路主要有 TTL(Transistor-Transistor Logic)电路、ECL(Emitter Coupled Logic)电路和I２L(Integrated Injection Logic)电路等类型其中 TTL 电路的性能价格比最佳，故应用最广泛ECL，即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均延迟时间 tpd可小至 1ns这种门电路输出阻抗低，负载能力强它的主要缺点是抗干扰能力差，电路功耗大MOS 电路为单极型集成电路，又称为 MOS 集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为 MOSFET)制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。

MOS 集成电路又分为 PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P 沟道金属氧化物半导体)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N 沟道金属氧化物半导体)和 CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，复合互补金属氧化物半导体)等类型MOS 电路中应用最广泛的为 CMOS 电路，CMOS 数字电路中，应用最广泛的为4000、4500 系列，它不但适用于通用逻辑电路的设计，而且综合性能也很好，它与 TTL电路一起成为数字集成电路中两大主流产品CMOS 数字集成电路电路主要分为4000（4500 系列）系列、54HC/74HC 系列、54HCT/74HCT 系列等，实际上这三大系列之间的引脚功能、排列顺序是相同的，只是某些参数不同而已例如，74HC4017 与CD4017 为功能相同、引脚排列相同的电路，前者的工作速度高，工作电源电压低4000系列中目前最常用的是 B 系列，它采用了硅栅工艺和双缓冲输出结构Bi-CMOS 是双极型 CMOS（Bipolar-CMOS）电路的简称，这种门电路的特点是逻辑部分采用 CMOS 结构，输出级采用双极型三极管，因此兼有 CMOS 电路的低功耗和双极型电路输出阻抗低的优点。

1））TTL 类类型型这类集成电路是以双极型晶体管（即通常所说的晶体管）为开关元件，输入级采用多发射极晶体管形式，开关放大电路也都是由晶体管构成，所以称为晶体管-晶体管-逻辑，即 Transistor-Transistor-Logic，缩写为 TTLTTL 电路在速度和功耗方面，都处于现代数字集成电路的中等水平它的品种丰富、互换性强，一般均以 74（民用）或 54（军用）为型号前缀① 74LS 系列（简称 LS，LSTTL 等） 这是现代 TTL 类型的主要应用产品系列，也是逻辑集成电路的重要产品之一其主要特点是功耗低、品种多、价格便宜② 74S 系列（简称 S，STTL 等） 这是 TTL 的高速型，也是目前应用较多的产品之一其特点是速度较高，但功耗比 LSTTL 大得多③ 74ALS 系列（简称 ALS，ALSTTL 等） 这是 LSTTL 的先进产品，其速度比LSTTL 提高了一倍以上，功耗降低了一倍左右其特性和 LS 系列近似，所以成为 LS 系列的更新换代产品④ 74AS 系列（简称 AS，ALSTTL 等） 这是 S TTL（抗饱和 TTL）的先进型，速度比 STTL 提高近一倍，功耗比 STTL 降低一倍以上，与 ALSTTL 系列合并起来成为 TTL 类型的新的主要标准产品。

⑤ 74F 系列（简称 F，FTTL 或 FAST 等） 这是美国（仙童）公司开发的相似于ALS、AS 的高速类 TTL 产品，性能介于 ALS 和 AS 之间，已成为 TTL 的主流产品之一2））ECL 类类型型ECL（Emitter Coupled Logic 的缩写）门是双极型逻辑门的一种非饱和型的门电路，它的电路构成和差分放大器外形相似，但工作在开关状态，即截止与放大两种工作状态它是非饱和的发射极耦合形式的电源开关，故称为发射极耦合逻辑（ECL） 由于它工作在非饱和状态，其突出优点是开关速度非常高，在逻辑上具有灵活性，所以 ECL 门是高速逻辑门电路中的主要类型同时，这类电路还具有逻辑功能强、扇出能力高、噪声低和引线串扰小等优点因此，广泛应用于高速大型计算机、数字通信系统、高精度测试设备等方面此类电路的缺点是功耗大，此外，由于电源电压和逻辑电平特殊，使用上难度略高通用的 ECL 集成电路系列主要有 ECL10K 系列和 ECL100K 系列等① ECL10K 系列是门电路传输延迟时间为 20ns、功耗为 25mw 的逻辑电路系列，属于ECL 中的低功耗系列，是目前应用很广泛的一种 ECL 集成电路系列。

② ECL100K 系列，最初由美国 FSC（仙童公司）生产，是现代数字集成电路系列中性能最优越的系列，其最大特点是速度高同时还具有逻辑功能强、集成度高和功耗低等特点因此，它已广泛应用于大型高速电子计算机和超高速脉码调制器等领域中3））CMOS 类类型型CMOS 类型集成电路是互补金属氧化物半导体数字集成电路的简称，这里 C 表示互补的意思，这是由 P 沟道 MOS 晶体管和 N 沟道 MOS 晶体管组合而成的CMOS 电路首先由美国无线电公司（RCA）实验室研制成功的由于电路具有微功耗、集成度高、噪声容限和宽工作电压范围等许多突出的优点，所以发展速度很快，应用领域不断扩大，现在几乎渗透到所有的相关领域尤其是随着大规模和超大规模集成电路的工作速度和密度不断提高、过大的功耗已成为设计上的一个难题这样，具有微功耗特点的 CMOS 电路已成为现代集成电路中重要的一类，并且越来越显示出它的优越性CMOS 电路的产品主要有：4000B（包括 4500B） ，40H，74HC 系列① 4000B 系列这是国际上流行的 CMOS 通用标准系列，例如，美国无线电公司（RCA）的 CD4000B，摩托罗拉（MOTA）的 4500B 和 MC4000 系列，国家半导体（NS）公司的 MM74C000 系列和 CD4000 系列，德克萨斯公司（TI）的 TP4000 系列，仙童（FS）公司的 F4000 系列，日本东芝公司的 TC4000 系列，日立公司的 HD14000 系列。

国内采用 CC4000 标准，这个标准与 CD4000B 系列完全一致，从而使国产 CMOS 电路与国际上的 CMOS 电路兼容4000B 系列的主要特点是速度低、功耗最小、并且价格低、品种多② 40H 系列这是日本东芝公司初创的较高速铝栅 CMOS，以后由夏普公司生产，分别用 TC40H-，LR40H-为型号，我国生产的定为 CC40 系列40H 系列的速度和 N-TTL 相当，但不及 LS-TTL此系列品种不太多，其优点是引脚与 TTL 类的同序号产品兼容，功耗、价格比较适中③ 74HC 系列（简称 HS 或 H-CMOS 等） 这一系列首先由美国 NS，MOTA 公司生产，随后，许多厂家相继成为第二生产源，品种丰富，且引脚和 TTL 兼容此系列的突出优点是功耗低、速度高国内外 74HC 系列产品各对应品种的功能和引脚排列相同，性能指标相似，一般都可方便地直接互换及混用国内产品的型号前缀一般用国标代号 CC，即 CC74HC4））各各类类数字集成数字集成电电路的性能路的性能为了系统地掌握各类数字集成电路的主要性能，便于实际应用时选择合适的器件，现将各类数字电路的主要性能和特点进行比较，如表 1 所示。

表 1 各类数字电路的性能速度·功耗积（S·P）PJ1950100100.5直流噪声容限V0.40.14521电源的 40％扇出能力10～2010020101000下面对表 1 中所列的主要性能作一说明① 表 1 所列出的各种技术数据各种技术数据均为一般产品的平均数据，与各公司生产的各品种的集成电路实际情况有可能不完全相同因而具体选用时，还需查更详细的资料 ② 电源电压TTL 类型的标准工作电压都是+5V，其他逻辑器件的工作电压一般都有较宽的允许范围特别是 MOS 器件，如 CMOS 中的 4000B 系列可以工作在 3～18V；PMOS 一般可工作在 10～24V；HCMOS 系列为 2～6V另外，在使用各种器件组成系统时，要注意各种相互连接的器件必须使用同一电源电压，否则，就可能不满足 0，1（或 L、H）电平的定义范围，而造成工作异常③ 单门平均延时单门平均延时是指门传输延迟时间的平均值 tpd，它是衡量电路开关速度的一个动态参数，用以说明一个脉冲信号从输入端经过一个逻辑门，再从输出端输出要延迟多少时间把输出电压下降边的 50％对于输入电压上升边的 50％的时间间隔称为导通延迟时间，即tPHL，把输出电压上升边的 50％对于输入电压下降边的 50％的时间间隔称为关闭延迟时间，即 tPLH，平均延迟时间 tpd定义为：tpd=(tPHL+tPLH)/2。

如 TTL 与非门，一般要求 tpd=10～40ns 之间，通常把 tpd为 40～160ns 的称为低速集成电路，15～40ns 的称为中速集成电路，6～15ns 的称为高速集成电路，tpd≤6ns 的称为甚高速集成电路由表可见，ECL 的速度最高，而 PMOS 的速度最低④ 单门静态功耗单门静态功耗是指单门的直流功耗，它是衡量一个电路质量好坏的重要参数静态功耗等于工作电源电压及其泄漏电流的乘积，一般说静态功耗越小，电路的质量越好，由表中可知 CMOS 电路静态功耗是极微小的，因此对于一个由 CMOS 器件组成的工作系统来说，静态功耗与总功耗相比常可以忽略不计⑤ 速度·功耗积（S·P）速度·功耗积（S·P）也叫时延·功耗积，它是衡量逻辑集成电路性能优劣的一个很重要的基本特征参数不论何种数字集成电路，其平均延迟时间都要受到消耗功率的制约一定形式的数字逻辑电路，其消耗功率的大小约反比于平均延时，因此，一般用每门（电路）的平均延迟时间 tpd与功耗 Pd的乘积来表征数字集成电路的优劣，这个乘积就是速度·功耗（S·P） ，即 S·P=tpd·Pd式中 S·P 的单位为 pJ（皮焦耳） ，tpd的单位为ns，Pd的单位为 mw。

通常，S·P 越小，电路性能越好在选用电路时，S·P 是一个需要考虑的重要参数但一般不能仅仅依据 S·P 来选择，还必须根据实际情况，同时兼顾速度（或功耗） ，抗干扰性能和价格等因素⑥ 直流噪声容限直流噪声容限又称抗干扰度，它是度量逻辑电路在最坏工作条件下的抗干扰能力的直流电压指标该电压值常用 VNM表示或 VNL及 VNH表示它是指逻辑电路输入与输出各自定义 1 电平和 0 电平的差值大小，TTL 类电路只能用 5V 电源，输入 1 电平定义为≥2V，0 电平定义为≤0.8V，输出电平定义是 1 电平≥2.7V，0 电平≤0.4V，所以 l 电平的 VNH=2.7V-2V=0.7V，0 电平的 VNL=0.8V−0.4V=0.4V对 ECL 类来说，电源多用−5.2V，VNH≈−1−(−1.1)=0.1V，VNL≈−1.5−(−1.6)=0.1VCMOS 及 HC。