【CMOS邏輯IC基礎知識】——系統認識CMOS邏輯IC

在前幾期的芝識課堂中，我們跟大家一起學習了電機工作相關的知識，相信你已經能夠快速掌握電機開發和應用的基本技巧。而在實際開發中，我們已經知道控制電機需要輸入信號，而這個信號的產生源于一個特別的單元——邏輯IC。當然，除了用于電機控制應用外，邏輯IC是絕大部分電子系統中必不可少的半導體器件。東芝作為邏輯IC產品的制造者，依靠質量可靠、性能出眾、尺寸小巧、產品線豐富等特點，成為眾多設計者的首選。今天的芝識課堂就帶大家一起來認識一下CMOS邏輯IC的基本知識。

邏輯IC，顧名思義是一種對一個或多個數字輸入信號（由1和0或H和L表示）執行基本邏輯運算以產生數字輸出信號的半導體器件。在實際應用中，連接或斷開模擬信號傳導路徑的模擬開關也被歸類為邏輯IC。邏輯IC用于連接不同的LSI芯片和電路板。它們還用于對邏輯電路進行微小的修改和調整，例如增加信號驅動能力（即緩沖信號）、塑造信號波形、調整信號輸出時序以及對系統進行較小的更改。由于絕大部分電路都是由二進制數字表示，因此邏輯IC中的邏輯運算也有比較簡單的規律可循，下圖就是一種典型的邏輯運算的示例。

過去，CMOS邏輯IC在實現主要系統功能方面發揮了重要作用。但是現在外圍部件被集成到LSI芯片中，促進了功能實現并縮小了電氣和電子應用的規模。即便如此，CMOS邏輯IC的地位仍不可撼動，因為它們是連接不同LSI芯片和電路板的粘合邏輯。在消費電子、家用電器、娛樂設備、服務器、辦公設備等方面，CMOS邏輯IC依然擁有龐大的市場應用空間。

標準邏輯IC的設定：

由于邏輯IC的功能比較直接和用途非常廣泛，因此不同制造商依照基本邏輯門制定了行業標準IC的規則，使得各家的IC在功能和引腳上均兼容，這些IC就被稱為標準邏輯IC。除了一些小封裝之外，不同制造商的標準邏輯IC都采用引腳兼容的封裝。因此，具有相同功能編號的標準邏輯IC具有相同的功能和引腳分配，用戶根據編號就可以了解每個引腳的具體功能，下圖展示了標注不同功能編號的功能名稱以及可以實現的邏輯輸出功能。

標準邏輯IC的類型：

標準邏輯IC根據其結構（即使用的制造工藝）分為以下具有不同電氣特性的類型。其中最為常用的就是兼具低功耗和低成本特點的CMOS邏輯IC。

TTL（晶體管-晶體管邏輯）

●   最初被廣泛用作標準邏輯IC的雙極邏輯

●   相比CMOS邏輯IC，能夠提供更高的電流驅動能力和運行速度，但消耗更多的功率

CMOS邏輯（CMOS：互補MOSFET）

●   結合p溝道和n溝道MOSFET，實現比TTL更低的功耗

●   最初比TTL慢，但由于精細的晶圓制造工藝，現在能夠擁有比TTL更高的運行速度

BiCMOS邏輯（雙極CMOS）

●   輸入級和邏輯電路采用CMOS工藝以降低功耗，輸出級采用雙極晶體管以提高電流驅動能力

●   MOS雙極組合制造工藝復雜，成本高

在標準邏輯IC的幾個分類中，CMOS邏輯IC由于功耗和成本以及復雜度的平衡性最好，是實際應用中最常用的一種，我們后面會詳細介紹CMOS邏輯IC的更多具體知識。

來源： 東芝