数字集成电路特性和注意事项

TTL电路(1)电源电压范围TTL电路的工作电源电压范围很窄。S，LS，F系列为5V±5%;AS，ALS系列为5Y±10%。(2)频率特性TTL电路的工作频率比4000系列的高。标准TTL电路的工作频率小于35MHz;LS系列TTL电路的工作频率小 于40MHz;ALS系列电路的工作频率小于70MHz;S系列电路的工作频率小于125MHz;AS系列电路的工作频率 小于200MHz.(3)TTL电路的电压输出特性当工作电压为十5V时，输出高电平大于2.4V，输人高电平大于2.0V;输出低电平小于0.4V，输人低电平 小于0.8V。(4)最小输出驱动电流标准TTL电路为16mA;LS-TTL电路为8mA;S-TTL电路为20mA;ALS-TfL 电路为8mA;AS-TTL电路为⒛ mA。大电流输出的TTL电路：标准TTL电路为48mA;LS-TTL电路为24mA;S-TTL电路为64mA;ALS-TTL电 路为24/48mA;AS-TTL电路为48/64mA。(5)扇出能力(以带动LS-TTL负载的个数为例)标准TTL电路为40;IS-TTL电路为20;S-TTL电路为50;ALS-TTL电路为 20;AS-TTL电路为50。大电流 输出的TTL电路：标准TTL电路为120;LS-TTL电路为60;S-TTL电路为160;ALS-TTL电路为60/120;AS -TTL电路为120/160。对于同一功能编号的各系列TTL集成电路，它们的引脚排列与逻辑功能完全相同。比如，7404，74LS04， 74A504，74F04，74ALS04等各集成电路的引脚图与逻辑功能完全一致，但它们在电路的速度和功耗方面存 在着明显的差别。

CM0S电路(1)电源电压范围集成电路的工作电源电压范围为3～18V，74HC系列为2～6V。(2)功耗当电源电压VDD=5V时，CM0S电路的静态功耗分别是：门电路类为2.5～5μW;缓冲器和触发器类为5～20μW;中规模集成电路类为25～100μW，(3)输人阻抗CM05电路的输入阻抗只取决于输人端保护二极管的漏电流，因此输人阻抗极高，可达108～1011Ω以上。所以，CM0S电路几乎不消耗驱动电路的功率。(4)抗干扰能力因为它们的电源电压允许范围大，因此它们输出高低电平摆幅也大，抗干扰能力就强，其噪声容限最大值为45%VDD保证值可达30%VDD，电源电压越高，噪声容限值越大。(5)逻辑摆幅CM0S电路输出的逻辑高电平“1”非常接近电源电压VDD逻辑低电平“0”接近电源Vss，空载时，输出高电平VOH=VCC-0.05V，输出低电平VOL=0.05V。因此，CM0S电路电源利用系数最高。(6)扇出能力在低频工作时，一个输出端可驱动50个以上CM0S器件。(7)抗辐射能力CMOS管是多数载流子受控导电器件，射线辐射对多数载流子浓度影响不大。因此，CM0S电路特别适用于航天、卫星和核试验条件下工作的装置。CM0S集成电路功耗低，内部发热量小，集成度可大大提高。又因为电路本身的互补对称结构，当环境温度变化时，其参数有互相补偿作用，因而其温度稳定性好。(8)CM0S集成电路的制造工艺CM0S集成电路的制造工艺比TTL集成电路的制造工艺简单，而且占用硅片面积也小，特别适合于制造大规模和超大规模集成电路。

①不允许在超过极限参数的条件下工作。电路在超过极限参数的条件下工 作，就可能工作不正常，且容 易引起损坏。TTL集成电路的电源电压允许变化范围比较窄，一般在4.5～5.5V之间，因此必须使用+5V稳 压电源;CM0S集成电路的工作电源电压范围比较宽，有较大的选择余地。选择电源电压时，除首先考虑到 要避免超过极限电源电压外，还要注意到，电源电压的高低会影响电路的工作频率等性能。电源电压低， 电路工作频率会下降或增加传输延迟时间。例如CM0S触发器，当电源电压由+15V下降到十3V时，其最高 工作频率将从10MHz下降到几十千赫。②电源电压的极性千万不能接反，电源正负极颠倒、接错，会因为过大电流而造成器件损坏。③CM0S电路要求输人信号的幅度不能超过VDD～VSS，即满足VSS=V1=VDD。当 CM0S电路输入端施加的电 压过高(大于电源电压)或过低(小于0V)，或者电源电压突然变化时，电路电流可能会迅速增大，烧坏器件，这种现象称为可控硅效应。预防可控硅效应的措施 主要有：·输入端信号幅度不能大于VDD和小于0V;·消除电源上的干扰;·在条件允许的情况下，尽可能降低电源电压，如果电路工作频率比较低，用+5V电源供电最好;·对使用的电源加限流措施，使电源电流被限制在30mA以内。④对多余输人端的处理。对于CM0S电路，多余的输人端不能悬空，否则，静电感应产生的高压容易引起 器件损坏，这些多余的输人端应该接yDD或yss，或与其他正使用的输人端并联。这3种处置方法，应根据 实际情况而定。对于TTL电路，对多余的输人端允许悬空，悬空时，该端的逻辑输入状态一般都作为“1”对待，虽然 悬 空相当于高电平，并不影响与门、与非门的逻辑关系，但悬空容易受干扰，有时会造成电路误动作。因此 ，多余输人端要根据实际需要做适当处理。例如，与门、与非门的多余输人端可直接接到电源上;也可将 不同的输人端公用一个电阻连接到电源上;或将多余的输人端并联使用。对于或门、或非门的多余输人端 应直接接地。⑤多余的输出端应该悬空处理，决不允许直接接到VDD或VSS，否则会产生过大的短路电流而使器件 损坏 。不同逻辑功能的CM0S电路的输出端也不能直接连到一起，否则导通的P沟道MOS场效应管和导通的N沟道 MOS场效应管形成低阻通路，造成电源短路而引起器件损坏。除三态门、集电极开路门外，TTL集成电路的 输出端不允许并联使用。如果将几个集电极开路门电路的输出端并联，实现“线与”功能时，应在输出端 与电源之间接人上拉电阻。⑥由于CM0S电路输人阻抗高，容易受静电感应发生击穿，除电路内部设置保护电路外，在使用和存放时 应注意静电屏蔽;焊接CM0S电路时，焊接工具应良好接地，焊接时间不宜过长，焊接温度不要太高。更不 能在通电的情况下，拆卸，拔、插集成电路。⑦多型号的数字电路之问可以直接互换使用，如国产的CC4000系列可与CD4000系列、MC14000系列直接互 换使用。但有些引脚功能、封装形式相同的IC，电参数有一定差别，互换时应注意。⑧注意设计工艺，增强抗干扰措施。在设计印制线路板时，应避免引线过长，以防止信号之间的窜扰和 对信号传输的延迟。此外要把电源线设计得宽一些，地线要进行大面积接地，这样可减少接地噪声干扰。 在CM0S逻辑系统设计中，应尽量减少电容负载。电容负载会降低CM0S集成电路的工作速度和增加功耗。