什么是数字集成电路,数字集成电路详解-KIA MOS管

数字集成电路

数字集成电路是基于数字逻辑（布尔代数）设计和运行的，基于逻辑门搭建的，用于处理数字信号的集成电路。数字电路是用来处理0和1的信号的，在数字电路中，就只有0和1这两个状态。数字电路通过复杂的逻辑门设计，通过简单的0和1这两个状态的组合，就能实现非常复杂的功能。

数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。

“集成”的意思就是，把整个数字电路系统所有的元器件，包括电容，电阻，电感和晶体管以及互连线，制作在一小块半导体晶片上，然后封装在一起，最终实现的产品就是我们日常使用的那个指甲盖大小的小黑片。

布尔代数是能实现数字逻辑功能的理论，数字电路的物理基础是半导体理论。基于半导体工艺，可以制作出符合布尔代数的实际物理器件，即与，或，非这些基本的门级电路，利用这些门级电路结构，可以搭建出更加复杂的数字逻辑电路。基于门级电路，可以搭建出编码器，译码器，数字选择器，加法器，等等的基本模块，利用这些基本模块，可以搭建出复杂的专用系统，如接口信号协议转换，图像处理芯片，DSP芯片等等。

数字电路的组成：组合逻辑+寄存器（触发器）。组合逻辑就是由基本门组成的函数，其输出只会跟当前的输入有关，第一个图就是组合逻辑，只完成逻辑运算；而时序电路除了包含基本门之外，还包含存储元件用例保存过去的信息，时序电路的稳态输出不仅取决于当前的输入，还与过去的输入所形成状态有关。第二个图就是时序电路，在完成逻辑运算的同时，还可以把处理结果暂存起来，用以下一次的运算。

数字集成电路分类

一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，通过引脚与外部联系。

根据半导体器件进行分类

1）双极型集成电路

采用双极型半导体器件作为元件。其特点是：速度快、负债能力强、功耗大、集成度较低。

双极型集成电路又可分为：

TTL（Transistor Transistor Logic）：三极管-三极管电路

ECL（Emitter Coupled Logic）：射极耦合电路

PL（Integrated Injection Logic）：集成注入电路

2）单极型集成电路

金属氧化物半导体场效应管（MOS晶体管）作为元件。其特点是：结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，速度较慢。

单极型集成电路又可分为：

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

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

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

根据集成电路规模的大小进行分类

1）SSI（小规模集成电路）

逻辑门数小于10门（或元件数小于100个）

2）MSI（中规模集成电路）

逻辑门数为10~99门（或元件数100~999个）

3）LSI（大规模集成电路）

逻辑门数为100~9999门（或元件数1000~99999个）

4）VLSI（超大规模集成电路）

逻辑门数大于10000门（或元件数大于100000个）

数字集成电路按电路结构来分，可分成TTL和MOS 两大系列。

TTL 数字集成电路是利用电子和空穴两种载流子导电的，所以又叫做双极性电路。MOS 数字集成电路是只用一种载流子导电的电路，其中用电子导电的称为NMOS 电路;用空穴导电的称为PMOS 电路:如果是用NMOS 及PMOS 复合起来组成的电路，则称为CMOS 电路。

CMOS 数字集成电路与TTL 数字集成电路相比，有许多优点，如工作电源电压范围宽，静态功耗低，抗干扰能力强，输入阻抗高，成本低，等等。因而， CMOS 数字集成电路得到了广泛的应用。

数字集成电路品种繁多，包括各种门电路、触发器、计数器、编译码器、存储器等数百种器件。

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