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【CMOS邏輯IC基礎(chǔ)知識】——系統(tǒng)認(rèn)識CMOS邏輯IC

發(fā)布時間:2023-02-28 來源:東芝 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在前幾期的芝識課堂中,我們跟大家一起學(xué)習(xí)了電機(jī)工作相關(guān)的知識,相信你已經(jīng)能夠快速掌握電機(jī)開發(fā)和應(yīng)用的基本技巧。而在實(shí)際開發(fā)中,我們已經(jīng)知道控制電機(jī)需要輸入信號,而這個信號的產(chǎn)生源于一個特別的單元——邏輯IC。當(dāng)然,除了用于電機(jī)控制應(yīng)用外,邏輯IC是絕大部分電子系統(tǒng)中必不可少的半導(dǎo)體器件。東芝作為邏輯IC產(chǎn)品的制造者,依靠質(zhì)量可靠、性能出眾、尺寸小巧、產(chǎn)品線豐富等特點(diǎn),成為眾多設(shè)計(jì)者的首選。今天的芝識課堂就帶大家一起來認(rèn)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(shù)字輸入信號(由1和0或H和L表示)執(zhí)行基本邏輯運(yùn)算以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號的半導(dǎo)體器件。在實(shí)際應(yīng)用中,連接或斷開模擬信號傳導(dǎo)路徑的模擬開關(guān)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(jìn)行微小的修改和調(diào)整,例如增加信號驅(qū)動能力(即緩沖信號)、塑造信號波形、調(diào)整信號輸出時序以及對系統(tǒng)進(jìn)行較小的更改。由于絕大部分電路都是由二進(jìn)制數(shù)字表示,因此邏輯IC中的邏輯運(yùn)算也有比較簡單的規(guī)律可循,下圖就是一種典型的邏輯運(yùn)算的示例。


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過去,CMOS邏輯IC在實(shí)現(xiàn)主要系統(tǒng)功能方面發(fā)揮了重要作用。但是現(xiàn)在外圍部件被集成到LSI芯片中,促進(jìn)了功能實(shí)現(xiàn)并縮小了電氣和電子應(yīng)用的規(guī)模。即便如此,CMOS邏輯IC的地位仍不可撼動,因?yàn)樗鼈兪沁B接不同LSI芯片和電路板的粘合邏輯。在消費(fèi)電子、家用電器、娛樂設(shè)備、服務(wù)器、辦公設(shè)備等方面,CMOS邏輯IC依然擁有龐大的市場應(yīng)用空間。


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標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC的設(shè)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)IC的規(guī)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(biāo)準(zhǔn)邏輯IC。除了一些小封裝之外,不同制造商的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)邏輯IC具有相同的功能和引腳分配,用戶根據(jù)編號就可以了解每個引腳的具體功能,下圖展示了標(biāo)注不同功能編號的功能名稱以及可以實(shí)現(xiàn)的邏輯輸出功能。


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標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC的類型:


標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC根據(jù)其結(jié)構(gòu)(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(diǎn)的CMOS邏輯IC。


TTL(晶體管-晶體管邏輯)


●   最初被廣泛用作標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC的雙極邏輯

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


CMOS邏輯(CMOS:互補(bǔ)MOSFET)


●   結(jié)合p溝道和n溝道MOSFET,實(shí)現(xiàn)比TTL更低的功耗

●   最初比TTL慢,但由于精細(xì)的晶圓制造工藝,現(xiàn)在能夠擁有比TTL更高的運(yùn)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(qū)動能力

●   MOS雙極組合制造工藝復(fù)雜,成本高


在標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC的幾個分類中,CMOS邏輯IC由于功耗和成本以及復(fù)雜度的平衡性最好,是實(shí)際應(yīng)用中最常用的一種,我們后面會詳細(xì)介紹CMOS邏輯IC的更多具體知識。


來源: 東芝



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