數字電路及其應用(二)

　　現在數字集成電路產品已完全取代了早期分立元件組成的數字電路。數字電路產品的種類愈來愈多，其分類方法也有多種。若按用途來分，可分成通用型的IC（中、小規模IC）產品，微處理（MPU）產品和面向特定用途的IC產品三大類。可編程邏輯器件是特定用途產品的一個重要分支。若按邏輯功能來分，可以分成組合邏輯電路，簡稱組合電路，如各種門電路，各種編譯碼器；時序邏輯電路，簡稱為時序電路，如各種觸發器、各種計數器、各種寄存器等。若按電路結構來分，可分成TTL型和CMOS型兩大類。
　　
　　常見的TTL54/74系列，有如下的共同的特性：電源電壓為5.0V，邏輯“0”輸出電壓為≤0.2V，邏輯“1”輸出電壓為≥3.0V和抗擾度為1.0V。
　　
　　CMOS數字集成電路比TTL型占有更多的優點，前者的工作電源電壓范圍寬，靜態功耗低、抗干擾能力強、輸入阻抗高、成本低等。所以電子鐘表、電子計算器等均用了該種電路。鑒于此，以后介紹數字集成電路時，主要以CMOS型為實例。
　　
　　CMOS數字集成電路品種繁多，包括了各種門電路、編譯碼器、觸發器、計數器和存貯器等上百種器件。
　　
二、CMOS集成電路的應用
　　
1.常用特性　

　　（1）工作電源電壓。常用的CMOS集成電路工作電壓范圍為3～18V（也有7～15V的，如國產的C000系列），因此使用該種器件時，電源電壓靈活方便，甚至未加穩壓的電源也可使用。

　　（2）供電引腳。CMOS集成電路外加供電時其引腳如圖5所示。

　　（3）輸入阻抗高。CMOS電路的輸入端均有保護二極管和串聯電阻構成的保護電路，在正常工作范圍內，保護二極管均處于反向偏置狀態，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄漏電流。通常情況下，等效輸入電阻大于108Ω，因此驅動CMOS集成電路時，所消耗的驅動功率幾乎可以不計。

　　（4）輸出電流。CMOS集成電路的輸出電流（指內部各獨立功能的輸出端）一般是10mA，所以使用時應加推動級輸出，但輸出端若連接CMOS電路時（即扇出能力），因CMOS電路的輸入阻抗高，對于低頻工作時，一個輸出端可以帶動50個以上輸入端，實際上幾乎不需考慮扇出功能的限制。

　　（5）抗干擾能力強。CMOS電路抗干擾能力是指電路在干擾噪聲的作用下，能維持電路原來的邏輯狀態并正確進行狀態的轉換。電路的抗干擾能力通常以噪聲容限來表示，即直流電壓噪聲容限、交流（指脈沖）噪聲容限和能量噪聲（指輸入端積累的噪聲能量）三種。直流噪聲容限可達電源電壓的40％以上，所以使用的電源電壓越高，抗干擾能力越強。這是工業中使用CMOS邏輯電路時，都采用較高的供電電壓的原因。TTL相應的噪聲容限只有0.8V（因TTL工作電壓為5V）。

　　（6）說明。目前市場上數字電路產品進口的較多，產品型號的前綴為公司代號，如MC、CD、μPD、HFE分別代表摩托羅拉半導體（MOTA）、美國無線電（RCA）、日本電氣（NEC）、菲力蒲等公司。各產品的后綴相同的型號均可互換。
　　
　　為了引起初學者的興趣，筆者以下介紹時，先從應用電路切入，同時介紹它們的使用方法，以便能快速掌握它們的應用。

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