Transcript 數位邏輯IC
邏輯狀態的表示 旗立資訊 版權所有 在數位邏輯電路上，以 "ON" 和 "OFF"、"亮" 和 "熄"、"1" 和 "0"、"High" 和 "Low"來表示其輸入或輸出的邏輯狀態，其實際 電路上之意義是 "通路" 和 "斷路" 及 "高電位"和 "低電位" 之不 同狀態。 V 熄 亮 (a) 通路 斷路 (b) 高電位 低電位 t (c) ▲ 圖2-1 邏輯狀態的表示 A15152D適用 2-1 數位邏輯IC 旗立資訊 版權所有 DCTL（直接耦電晶體合邏輯） RTL族 RTL（電阻-電晶體邏輯） RCTL（電阻-電容-電晶體邏輯） 飽和性 DTL族 DTL（二極體-電晶體邏輯） HTL（高臨限邏輯） TTL族 TTL（電晶體-電晶體邏輯） ECL（射極耦合邏輯） 雙極性 非飽和性 MOS（互補MOS） 積體電路 MOS（金屬-氧化物-半導體邏輯） 單極性 MOS（互補MOS） A15152D適用 ▲ 圖2-4 數位IC的分類 2-2 數位邏輯IC的包裝法及接腳 旗立資訊 版權所有 1. DIP包裝法（Dual In-line Package），或稱之為雙排包裝法。 2. TO包裝法（Transistor Outline package），或稱電晶體外觀包 裝法。 3. 平版型包裝法（flat package）。 ▲ 圖2-5 雙排包裝法 ▲ 圖2-6 電晶體外觀包裝法 A15152D適用 ▲ 圖2-7 平版型包裝法 2-3 數位IC 旗立資訊 版權所有 在邏輯電路中，每一IC均有VCC 及GND接腳，在一般基本閘（以 14 pin為例）之IC中，其 VCC、GND大多固定於第14及7腳。在實 驗中，要記得將每一IC都接上 VCC及GND，否則電路將無法工作 。 外接電源 VCC 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 GND 接地 ▲ 圖2-8 數位IC（14 pin）的 V CC、GND接腳 A15152D適用 2-4 數位邏輯IC的電源 旗立資訊 版權所有 一般穩壓IC的使用最為廣泛。 ▲ 圖2-9 穩壓IC 7805 A15152D適用 ▲ 圖2-10 穩壓IC 78H05 2-5 數位式示波器 旗立資訊 版權所有 數位式示波器（digital storage oscilloscope）又稱儲存式示波器 ▲ 圖2-12 數位式示波器 A15152D適用 2-6 函數波產生器 旗立資訊 版權所有 函數波產生器（function generator）主要有正弦波、方波及 三角波三種訊號源 ▲ 圖2-13 函數波產生器 A15152D適用 2-7 邏輯探棒 旗立資訊 版權所有 ▼ 表2-3 TTL與CMOS的邏輯準位比較 邏輯族 TTL COMS 0 . 8 0 .2 V 2 .3 0 .2 V 0.3VDD 10% 0.7VDD 10% 邏輯準位 V(0) V(1) ▲ 圖2-14 邏輯探棒 A15152D適用 2-8 IC測試器 旗立資訊 版權所有 ▲ 圖2-15 IC測試器 A15152D適用 2-9 數位邏輯實驗器 (a) 旗立資訊 版權所有 (b) ▲ 圖2-16 數位邏輯實驗器 A15152D適用 2 - 10 麵包板 旗立資訊 版權所有 利用導線連接讓左右相通 連接至電源與接地 端 直行A1~E1各點相 通，E1與F1卻是不 通 3個電源端子，中間 先不用，若有正負 電源再接 各直行（1、2、 3…行）互不相通 (a) 正視圖 (b) 內部接線圖 A15152D適用 ▲ 圖2-17 麵包板 2 - 11 麵包板接線實例 ○良好 ×避免之 旗立資訊 版權所有 ○良好 ×避免之 (b) (a) ▲ 圖2-18 零件的安排 5V 指撥開關 IC 1k 2 330 LED GND ▲ 圖2-19 麵包板接線實例 A15152D適用 2 - 12 旗立資訊 SN7400 版權所有 VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND ▲ 圖2-20 TTL之SN7400（4個2輸入的NAND反及閘） ▼ 表2-4 SN7400規格表 項目 A15152D適用 VIH (min) VIL (max) VOH (min) VOL (max) V NH VNL 單位 74 2 0.8 2.4 0.4 0.4 0.4 V 74S 2 0.8 2.4 0.5 0.7 0.3 V 74LS 2 0.8 2.4 0.4 0.7 0.4 V 2 - 13 旗立資訊 CD4011 VDD 14 13 12 11 10 9 ▼ 表2-5 CD4011規格表 8 項目 B型 UB 型 單位 備註 1 2 3 4 5 6 7 VSS 版權所有 VIH(min) VIL(max) VOH(min) VOL(max) 3.5 1.5 4.95 3.5 1.5 4.95 V V V 1. 雜訊程度： B 型……………….1V(min) UB 型……………...1.5V(min) 2. 輸入電流………….1A 3. 傳遞延遲時間： B 型……………….60ns (type) UB 型……………..30ns (type) 0.05 0.05 V t PLH 125 60 V （ VDD 5V） （ VDD 18V） V DD 10 V C 50 pF L ▲圖2-21 CMOS之CD4011B/UB （4個2輸入的NAND反及閘） A15152D適用 2 - 14 TTL IC介紹 旗立資訊 版權所有 TTL（Transistor-Transistor Logic）邏輯族是一種飽和型的電晶 體-電晶體邏輯電路。 ▼ 表2-6 74XX 規格表 型號 交換時間 消耗功率 工作頻率 約 10ns 約 10mW 小於 35MHz 74LXX（低功率型） 大於 10ns 小於 10mW 小於 35MHz 74HXX（高功率型） 小於 10ns 大於 10mW 大於 35MHz 74SXX（蕭特基型） 小於 10ns 大於 10mW 大於 35MHz 74LSXX（低功率蕭特基型） 小於 10ns 小於 10mW 大於 35MHz 74XX（標準型） 74CXX（以 CMOS 製作） ，但接腳編號、功能與 74 系列一樣 A15152D適用 2 - 15 54/74 IC 旗立資訊 版權所有 54/74系列的數位IC，是以正邏輯方式表示，以邏輯1代表高電 位，以邏輯0代表低電位。 ▼ 表2-7 57/74 IC規格表 參數 參數說明 特性 必須高於 2V VIH 輸入端為邏輯 1 時，所需之電壓 最大值為 I IH 輸入端為邏輯 l 時，流進輸入端的電流 VIL 輸入端為邏輯 0 時，所需之電壓 不得超過 0.8V 輸入端為邏輯 0 時，流出輸入端的電流 最大值為 I IL VOH 輸出端為邏輯 l 時，輸出端的電壓 必須高於 2.4V 必須高於 I OH 輸出端為邏輯 l 時，輸出端所流出的電流 VOL 輸出端為邏輯 0 時，輸出端的電壓 不得超過 0.4V I OL 輸出端為邏輯 0 時，輸出端所容許流進的電流 必須高於 VT 輸入端和輸出端相等時的臨界電壓 約為 1.3V I OS 當輸出端處在邏輯 1 時，把輸出端對地短路的短路電流 18mA ~ 55mA VNL 處在邏輯 0 時的雜訊邊限 VNL VIL(max) VOL(max) VNH 處在邏輯 1 時的雜訊邊限 VNH VOH (max) VIH (max) 電源電壓：54 系為 4.5V~5.5V；74 系為 4.75V~5.25V，標準值為 5V 扇出數（fan-out）：邏輯電路輸出端所能推動次級同類 IC 的數量 A15152D適用 2 - 16 CMOS IC 旗立資訊 版權所有 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）是互補金屬氧 化物半導體的簡稱，它是由P通道MOS與N通道MOS組合而成的。 ▼ 表2-8 CMOS IC規格表 COMS 輸入∕ 輸出特性 VDD 5V VIH 輸入端為邏輯 1 時，所需之電壓 必須高於 3.5V ( 0.7VDD ) 不得超過 1.5V ( 0.3VDD ) VIL 輸入端為邏輯 0 時，所需之電壓 VOH 輸出端為邏輯 1 時，輸出端之電壓 必須高於 4.95V VOL 輸出端為邏輯 0 時，輸出端之電壓 不得超過 0.05V 電源電壓：可從 3V~18V，一般標準使用時，接 5V~15V 高輸入阻抗：1012 ~ 1015 ，但由於氧化膜的關係，在輸入端為大約 5pF 的電容與高輸入阻抗所 並聯構成 雜訊邊限大：一般 CMOS 雜訊邊限值（ VOH VIH ）約為電源電壓的 30%，當時，雜訊邊限值等 於 5V 30% 1.5V，此值為 TTL 的 4 倍 頻率特性：由於存有輸入電容，每一個 CMOS 閘電路的傳遞延遲時間為 50ns 左右，與 TTL 邏 輯電路比較，CMOS 邏輯電路要慢些 溫度穩定性：工作溫度介於 55C ~ 125C ，適用於多種溫度範圍，所產生的誤差較小 沒有使用到的輸入腳，務必接到邏輯 "1" 或邏輯 "0" 的電位，切勿讓其浮接，以避免 IC 受到 靜電的破壞，及輸入位準不穩定 A15152D適用 2 - 17