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３.３　數字集成電路
廣東省東莞市光明中學 黃利輝
３.３　數字集成電路
學習目標:
1、了解晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的作用。
2、知道常見數字集成電路的類型,并能用數字集成電路安裝簡單的實用電路裝置。
廣東省東莞市光明中學 黃利輝
一、晶體三極管的開關特性及其在數字電路中的應用
分析非門開關電路的電壓輸出
U。
R
S
UCC
S合上時: U0=__
S斷開時: U0=__
0
UCC
門電路的開關能不能使用機械開關？為什么？
不能
因為機械開關體積大、壽命短、操作不方便，而且速度低。在高速電子控制系統中，開關每秒要開合上億次，機械開關是無法勝任的。
必須使用電子開關，即用晶體管或MOS管（金屬氧化物半導體場效應管）做成的開關。
U。
R
UCC
A
F
U。
R
S
UCC
試驗: 觀察晶體三極管的開關特性
試驗過程:
按圖搭接電路。
1、將輸入端接地,用多用電表測量Rc的電壓Ur=__V,此時晶體三極管集電極的電流Ice__,三極管處于__狀態;Uce=__V,屬于__電平.
3V
Uce
Rc
F
A
R
3DK4C
V
Ur
Ice
2、將輸入端接3V電壓,用多用電表測量Rc的電壓Ur=__ V,此時晶體三極管集電極的電流Ice__ ,三極管處于__ 狀態;Uce= __ V,屬于 __ 電平.
3、把發光二極管接在CE兩極間，觀察發光二極管的發光情況。
330
B
0
很小
截止
3
高
2.8
很大
導通
0.2
低
開關接B時,二極管亮;開關接A時,二極管不亮
認識晶體三極管
U。
R
UCC
A
F
e(發射極)
C(集電極)
基極b
晶體三極管存在截止和飽和兩種狀態:
飽和——開關閉合。
截止——開關斷開;
飽和：條件——
現象——
截止：條件——
現象——
晶體三極管的開關特性
輸入信號足夠大(高電平)；
三極管流過的電流較大，集電極 與發射極之間的電壓只有0.2V左右(低電平)。
輸入信號足夠小(低電平)；
三極管沒有電流流過，集電極與發射極之間的電壓與電源電壓接近(高電平)。
金屬氧化物半導體場效應晶體三極管（MOS管）
也有三個極：
源極S、柵極G、漏極D。
源極相當于發射極，通常接地；
漏極相當于集電極，通常通過電阻接電源；
柵極相當于基極，用來控制漏極電流的大小。
普通晶體三極管是電流控制的器件，基極必須注入電流方能使三極管導通；
MOS管是電壓控制器件，在柵極與源極之間加適當的電壓就能使MOS管導通。
S
G
D
集成電路是將元器件集中制作在芯片上，減少了元器件的連接導線，使可靠性得到了很大提高。
二、常用數字集成電路的類型
二、常用數字集成電路的類型
小規模集成電路(SSI)：集成晶體管數在100個以內
中規模集成電路(MSI)：晶體管數在102~103個
大規模集成電路(LSI)：晶體管數在103~105個
超大規模集成電路(VLSI)：晶體管數在105~107個
特大規模集成電路(ULSI)：晶體管數在107~109
巨大規模集成電路(GSI)：晶體管數超過109個
一萬個以上門電路集成的又叫片上系統（SOC）
晶體管數——門電路數
1、按集成度分可分為六類：
數字電路的類型
構成 運行速度 允許負載流過電流 消耗功率
TTL
晶體管—晶體管邏輯
CMOS
互補MOS電路
快
較大
較小
較慢
較大
較小
CMOS管容易損壞，電源極性不能接反，焊接時要將烙鐵的電源切斷。
2、按晶體管類型可分為二類：
普通晶體管
MOS管
小資料
1、TTL與CMOS部分參數對照。
2、常用集成門電路的型號。
3、部分集成邏輯門引腳圖。
（規律：從頂部看下去按逆時針方向編號1、2……13、14）
集成電路的發展史
1、1958年9月， ______ 研制了世界上第一塊集成電路，為此獲得了2000年的_____獎。
2、摩爾定律的內容是什么？
杰克.基爾比
諾貝爾物理學
集成電路芯片的集成度大約每3年提高4倍，相應的集成電路加工的特征尺寸縮小為原來的一半。

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