什么是數字集成電路,數字集成電路詳解-KIA MOS管

數字集成電路

數字集成電路是基于數字邏輯（布爾代數）設計和運行的，基于邏輯門搭建的，用于處理數字信號的集成電路。數字電路是用來處理0和1的信號的，在數字電路中，就只有0和1這兩個狀態。數字電路通過復雜的邏輯門設計，通過簡單的0和1這兩個狀態的組合，就能實現非常復雜的功能。

數字集成電路是將元器件和連線集成于同一半導體芯片上而制成的數字邏輯電路或系統。

“集成”的意思就是，把整個數字電路系統所有的元器件，包括電容，電阻，電感和晶體管以及互連線，制作在一小塊半導體晶片上，然后封裝在一起，最終實現的產品就是我們日常使用的那個指甲蓋大小的小黑片。

布爾代數是能實現數字邏輯功能的理論，數字電路的物理基礎是半導體理論。基于半導體工藝，可以制作出符合布爾代數的實際物理器件，即與，或，非這些基本的門級電路，利用這些門級電路結構，可以搭建出更加復雜的數字邏輯電路。基于門級電路，可以搭建出編碼器，譯碼器，數字選擇器，加法器，等等的基本模塊，利用這些基本模塊，可以搭建出復雜的專用系統，如接口信號協議轉換，圖像處理芯片，DSP芯片等等。

數字電路的組成：組合邏輯+寄存器（觸發器）。組合邏輯就是由基本門組成的函數，其輸出只會跟當前的輸入有關，第一個圖就是組合邏輯，只完成邏輯運算；而時序電路除了包含基本門之外，還包含存儲元件用例保存過去的信息，時序電路的穩態輸出不僅取決于當前的輸入，還與過去的輸入所形成狀態有關。第二個圖就是時序電路，在完成邏輯運算的同時，還可以把處理結果暫存起來，用以下一次的運算。

數字集成電路分類

一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連在一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，通過引腳與外部聯系。

根據半導體器件進行分類

1）雙極型集成電路

采用雙極型半導體器件作為元件。其特點是：速度快、負債能力強、功耗大、集成度較低。

雙極型集成電路又可分為：

TTL（Transistor Transistor Logic）：三極管-三極管電路

ECL（Emitter Coupled Logic）：射極耦合電路

PL（Integrated Injection Logic）：集成注入電路

2）單極型集成電路

金屬氧化物半導體場效應管（MOS晶體管）作為元件。其特點是：結構簡單、制造方便、集成度高、功耗低，速度較慢。

單極型集成電路又可分為：

- PMOS（P-channel Metal Oxide Semiconductor,P-溝道MOS）

- NMOS（N-channel Metal Oxide Semiconductor,N-溝道MOS）

- CMOS（Complement Metal Oxide Semiconductor,C-溝道MOS）

根據集成電路規模的大小進行分類

1）SSI（小規模集成電路）

邏輯門數小于10門（或元件數小于100個）

2）MSI（中規模集成電路）

邏輯門數為10~99門（或元件數100~999個）

3）LSI（大規模集成電路）

邏輯門數為100~9999門（或元件數1000~99999個）

4）VLSI（超大規模集成電路）

邏輯門數大于10000門（或元件數大于100000個）

數字集成電路按電路結構來分，可分成TTL和MOS 兩大系列。

TTL 數字集成電路是利用電子和空穴兩種載流子導電的，所以又叫做雙極性電路。MOS 數字集成電路是只用一種載流子導電的電路，其中用電子導電的稱為NMOS 電路;用空穴導電的稱為PMOS 電路:如果是用NMOS 及PMOS 復合起來組成的電路，則稱為CMOS 電路。

CMOS 數字集成電路與TTL 數字集成電路相比，有許多優點，如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，等等。因而， CMOS 數字集成電路得到了廣泛的應用。

數字集成電路品種繁多，包括各種門電路、觸發器、計數器、編譯碼器、存儲器等數百種器件。

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