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常用数字集成电路 图解PPT课件

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《数字集成电路》课件

《数字集成电路》课件

1 滤波
去除噪声、增强信号的关键技术。
2 变换
将信号在时域与频域之间转换的方法。
3 压缩
减少数据量，方便存储和传输。
数字信号处理中的滤波器设计
FIR滤波器
时域响应仅有有限个点，稳定性好。
IIR滤波器
时域响应呈指数衰减，延时较小。
模拟/数字混合信号集成电路
1
基础理论
混合信号电路设计所需的模拟电路与数字电路基础知识。
时序逻辑电路
触发器与锁存器
用于存储时钟信号冲突消除和数 据暂存。
计数器
移位寄存器
用于计算和记录触发事件的数量。
用于数据移位操作，实现数据的 串行传输。
数字信号处理技术
数字信号处理（DSP）是用数字计算机或数字信号处理器对原始信号进行处理、分析和存储的一 种技术。它在通信、音频处理和图像处理等领域具有广泛应用。
《数字集成电路》PPT课 件
数字集成电路PPT课件大纲： 1. 什么是数字集成电路 2. 数字集成电路的分类和结构
数字电路设计的流程
1
需求分析
确定数字电路的功能与性能要求，并定义输入输出及约束条件。
2
电路设计
利用逻辑门、触发器等基本组件进行数字电路设计。
3
电路仿真
使用仿真软件验证数字电路中的电气特性和功能。
2 低功耗设计
3 增强型通信
减少功耗，延长电池寿命。
提升通信性能和速度。
2
模拟数字转换
模拟和数字信号之间的转换方法和技术。
3
功耗与噪声
如何平衡功耗Βιβλιοθήκη 噪声性能。电路模拟与仿真SPICE仿真
使用电路仿真软件模拟电路 的工作状态。
参数提取与建模

数字集成电路基本单元与图PPT课件

数字集成电路基本单元与图PPT课件

1)
顾名思义，反相输出就是内部信号经反相后
输出。这个反相器除了完成反相的功能外，另一个
主要作用是提供一定的驱动能力。
第17页/共22页
焊盘输入输出单元（I/O PAD）
2）同相输出I/O PAD
2007-2008-1
同相输出实际上就是“反相＋反相”，为什么不直接从内部 电路直接输出呢？主要是驱动能力问题。利用链式结构可以大大 地减小内部负荷。即内部电路驱动一个较小尺寸的反相器，这个 反相器再驱动大的反相器，在同样的内部电路驱动能力下才能获 得较大的外部驱动。P77 第18页/共22页
逻辑图输入
逻辑模拟、时序模拟
标准单元 设计系统
布局、布线 提取布线寄生参数
生成测试向量
逻辑模拟、时序模拟
转换拓扑图为掩模版版图
生产厂家
芯片制造
第14页/共22页
单元逻辑符号库 单元电路功能库
单元拓扑库 工艺、电学参数
单元版图库
数字电路标准单元库设计简介
2007-2008-1
• 库单元设计
标准单元库中的单元电路是多样化的，通常包含 上百种单元电路，每种单元的描述内容都包括： （1）逻辑功能； （2）电路结构与电学参数；
数字集成电路的基本电路的主要性能指标是： （1）工作速度（延迟时间的长短）； （2）集成度（占用面积的大小）； （3）功耗（消耗的电源功率）； （4）噪声容限等。
2007-2008-1
第1页/共22页
CMOS基本门电路及版图实现
• CMOS反相器
（1） CMOS反相器的具体电路如图所示，这是一种典型的 CMOS电路结构，它由一个NMOS晶体管和PMOS晶体管配对 构成，两个器件的漏极相连作为输出，栅极相连作为输入。 NMOS晶体管的衬底与它的源极相连并接地，PMOS晶体管的 衬底与它的源极相连并接电源。

《数字集成电路设计》PPT课件

《数字集成电路设计》PPT课件

② x和z值 在数字电路中，x代表不定值，z代表高阻值。 例如： 8’b1001xxxx 表示位宽8的二进制数第四位为不定值。
ⅱ. Parameter常数
在Verilog中，用parameter定义一个标识符代表一个常量，称为符 号常量。采用标识符代表一个常量可提高程序的可读性和可维护 性。其定义结构如下：
Verilog HDL程序模块包括模块名、输入输出端口说明、 内部信号说明、逻辑功能定义等几部分。
程序模板如下：
module <模块名>(<输入、输出模块列表>); /*端口描述*/ input <输入端口列表>; output <输出端口列表>;
/*内部信号说明*/ wire //nets型变量 reg //register变量 integer //常数
位运算是对两个操作数相应位进行运算操作数的位数是不变的而缩减运算时针对单个操作数先将操作数的第一位于第二位进行运算再将结果与第三位进行运算以此类推直到最后一位其结果是一个一位二进制数
数字集成电路设计
FPGA结构与设计流程
FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵 列，是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。 它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，即 解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
wire[n:1] 变量名1，变量名2，……，变量名n；
ⅱ. register型变量
register型变量对应于具有状态保持作用的电路元件，如触发器，锁 存器等。它只有明确地赋值后才能对其他变量赋值，重新赋值前一 直保持原值。在设计中，此类变量必须放在块语句(always语句)中， 通过过程语句赋值。同一个register型变量只能在一个块语句中重复 赋值，而不能同时在多个块语句中重复赋值使用。register型变量包 括reg型和integer型。

中职 电子材料与元器件第二节 数字集成电路电子课件 (高教版)

中职 电子材料与元器件第二节 数字集成电路电子课件 (高教版)
5.CMOS电路尚未接通电源时，不允许将输入信号加到电路 的输入端，必须在加电源的情况下再接通外信号源，断 开时应先关断外信号源。TTL电路输入信号不得高于 Ucc，也不得低于地电位。
10
练习：
• 6-2-1
11
Thank You!
作者单位 武汉市石牌岭职业高级中学
Hale Waihona Puke 124二、常用门电路图形符号
5
三、数字集成电路的主要参数
• 输出高电平电压 • 输出低电平电压 • 输入高电平最小电压 • 输入低电平最大电压 • 高电平输入电流 • 低电平输入电流 • 高电平输出电流 • 低电平输出电流 • 电源电压
6
四、常用数字集成电路举例
三3输入与门 四2输入或门
三3输入或非门
2
实例示范：
根据课文主题组织实物供学生按要求认识学习。
（a）
（b）
（c）
（d）
3
基本知识：
一、常用数字集成电路的种类
• 数字集成电路的产品种类很多，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。就电路 结构而言有双极型电路和单极型电路两种，双极型电路 中的代表是TTL电路；单极型电路中是CMOS电路。CMOS 电路与TTL电路相比，有工作电压范围宽、静态功耗低、 抗干扰能力强、输入阻抗高、成本低等优点，因而应用 更为广泛。
中职 电子材料与元器件第二节 数字集成电路电子课件 （高教版）
第二节 数字集成电路
• 用数字信号完成对数字量进行算术和逻辑运算的电路称 为数字电路或数字系统，又称数字逻辑电路。数字集成 电路具有稳定性高、处理精度不受限制、有逻辑演算及 判断功能、对数字信息可进行长期储存等优点，广泛应 用于通信、计算机、自动控制、航天等领域。

数字集成电路的分类幻灯片PPT

数字集成电路的分类幻灯片PPT
Uo=Uces=0.2V
晶体管与非门
• 利用二极管与门和一个非门可构成一个 与非门电路
TTL与非门
• 组成：（三部分）
输入级: T1 (多发射极晶体管)R1 与功能
中间极:T2和R2,R3 输出级:T3,D,T4和R4
非功能
工作原理：
A=0.2V B=0.2V T1基极U=0.9V<1.4V T2、T4截止 电流从
定的逻辑功能。
2三态TTL门
• 工作原理 • 符号 • 例子
三态：高电平、低电平、高阻态 （输出与电源U断开、与地也断开） 当使能端G与门的交界处有非号说明 低有效：当G=0时，门执行其功能 （如本例中执行与非门的功能）当 G=1时，输出呈现高阻态； GA BF 00 01 00 11 01 01 01 10 1 X X 高阻态 当G与门的交界处无非号，则说明高 有效：当G=1时，门执行其功能当 G=0时，输出为高阻态。
可以线或的TTL门
• 通常两个TTL门的输出端 • 是不可并联使用。也不可 • 短接到地或者电源上 • 但是有两种TTL门可将它 • 们的输出端用连线并联在 • 一起,构成或(或者与)逻辑, • 即所谓的线或（或者线与）
1集电极开路门OC
• 电路图 • 符号 • 几个OC门的输出可并联在一起完成一
UC-R2-T3基极（基极电流很小）T3基极U=UC=5V T3与D导通
F=5-1.4=3.6V
A=0.2V B=3.6V T1基极U=0.9V F=3.6V
A=3.6V B=0.2V
F=3.6V
A=3.6V B=3.6V T1基极U=3.6+0.7=4.3V>2.1V T2、T4导
通，使得T1基极U=2.1V T2集电极U=0.7+0.3=1V,T3基极U=1V

数字逻辑电路大全PPT课件(2024版)

数字逻辑电路大全PPT课件(2024版)

第6页/共48页
Rb1 4kΩ
Rc 2 1.6kΩ
Vc 2
1
+VCC（ +5V） Rc4 130Ω
3
T2 4
1
3
A
31
2T2
D Vo
B
T1
C
Ve 2
1
3
2T 3
Re2
1kΩ
输入级
中间级
输出级
第7页/共48页
2．TTL与非门的逻辑关系
（1）输入全为高电平3.6V时。
T2、T3导通，VB1=0.7×3=2.1（V ），
列。 6 ． 74AS 系 列 —— 为 先 进 肖 特 基 系
列， 它是74S系列的后继产品。 7．74ALS系列——为先进低 功耗肖特基系列， 是74LS系列的后继产品。
第30页/共48页
2.3
一、 NMOS门电路 1．NMOS非门
MOS逻辑门电路
VDD (+12V)
VDD (+12V)
VDD (+12V)
0.4V
高 电 平 噪 声 容 限 第1V5页NH/共＝48V页OH （ min ） - VON ＝ 2.4V-2.0V ＝
四、TTL与非门的带负载能力
1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH （1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端
接低电平时，从门电路输入端流出的电流。
& Vo G0
呈 现 高 阻 ， 称 为 高 阻 态 ， 或 禁 止 态+V。CC
Rc2
Rc4
Rb1
Vc2 1
3
T2 4
A
&
B
L
EN

第三节 数字集成电路PPT课件

第三节 数字集成电路PPT课件
10．分析如图所示电路的逻辑功能，要求写出逻辑式并化简，列 出真值表，画出用与非门实现的简化逻辑图。
17
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
【答案】 C
13
基础能力训练
8．TTL集成电路的优点( ) A．速度快 B．允许负载流过的电流较大 C．抗静电能力强 D．以上都是
【答案】 D
14
基础能力训练
9．分析下面的电路并回答问题
(1)写出Y的输出表达式 (2)列出输出Y的真值表 (3)说明电路的逻辑功能
15
基础能力训练
【答案】
16
基础能力训练
三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源电压相近
高电平 (_________________________)
2
知识精要
2.常用数字集成电路的类型 集成门电路属于小规模集成电路。由若干个_门__电_路____组 成，能完成某个逻辑功能，如编码、译码等的集成电路通常属于 ____中__规_模_集__成_电_路________。 数字集成电路有多种类型，最常用的有 TTL(_____晶_体_管__-晶__体_管_逻__辑_____)和 CMOS(_____互_不__M_O_S_电_路______)两种。
第三节 数字集成电路
※案例导引
视频 观看视频《pcb板焊锡》
印制电路板(PCB线路板)，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提 供者。它大大减少了布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。

第10章数字集成电路基本单元与版图精品PPT课件

第10章数字集成电路基本单元与版图精品PPT课件
（1） CMOS反相器的具体电路
（2） CMOS反相器物理结构的剖面图
（3）开关特性
我们希望反相器的上升时间和下降时间近似相等，
则需要使PMOS管的沟道宽度必须加宽到NMOS管沟道
宽度的 n / p倍左右。
Vi(t)
+VDD
0
Vo(t) +VDD 0.9VDD 0.1VDD
0
td tf
t
t tr
（10）以上有关尺寸的设计必须符合版图设计规则。
TTL与非门的版图设计
• 评价版图好坏的几个因素： ① 符合原电路设计指标； ② 面积最小； ③ 成品率高； ④ 可靠性高； ⑤ 具有可测试性。
TTL与非门的版图设计
• 双极型集成电路版图设计步骤： （1）划分隔离区 （2）元器件的版图设计 （3）元器件的布局 （4）布线
10.2 TTL基本电路及版图实现
10.2.1 TTL基本电路
• TTL反相器电路
VCC（5V）
Rb1 Rc2
Rc4
＋
T1
υ1
－
T2 Re2
T4
D ＋
T3 负 v0 载 －
GND
TTL基本电路及版图实现
（1）电路组成 该电路由三部分组成：
1）由双极型晶体管T1和电阻Rb1组成电路的输入级； 2）由T2、Re2和Rc2组成的中间驱动电路，将单端信号 υB2转换为双端信号υB3和υB4； 3）由T3、T4、Rc4和二极管D组成的输出级。 （2）工作原理 输入为高电平时，输出为低电平。 输入为低电平时，输出为高电平。
(b)为三输入端TTL与非门的代表符号
TTL基本电路及版图实现
• 或非门路
VCC
R1A
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测信号Ua通过与门，然后通过对输出脉冲Uo计数即可测知Ua的频率。
26
应用
U CC
下图电路是由多 谐振荡器构成的光电 报警器，应用多谐振 荡器功能，你能分析 出该电路的工作原理 吗？
R1
R3
8
4
R2
6
2
C1
3
C2
7
1
5
0.01F
27
11.2 数模与模数转换器
数模转换器
数模与转换原理 集成数码转换器
1 3 U CC
RD
三极管V工作
uo
状态
0
0
饱和导通
1
0
饱和导通
1
保持原状态 保持原状态
1
1
截止
9
提示！
当TH>2/3，
TR 1Ucc 3
时，比较器C1输出为低电平，R
d
=0；比较器C2
输出为高电平，S D =1，基本RS触发器置0，Uo=0 Q =0，Q =1，三极管
V饱和导通。
思考？
参考上面分析，你能分析出功能表中其它几项吗？
电路进入暂稳态，此时U 0 1 。
23
3）自动返回稳定状态 当电容电压被充电至 UC 2/3UCC 时，比较器C1输出变为低电平，R D =0。
由于Ui已恢复高电平状态，比较器C2输出为高电平，S d =1，触发器置0，
Uo=0 Q=0，电路返回到稳定状态，三极管饱和负脉冲出现，又重复上述过程。
V饱和导通，电容C迅速放电至Uc=0，比较器C1输出为高电平， Rd=1，触
发器保持原状态 QU0 0不变，是稳态，Uc=0，Uo=0。
22
2） 暂稳态
当输入信号加入负脉冲，Ui 0 ，比较器C2输出低电平，S D =0，此时Rd 仍为1，触发器置1，QU0 1 , Q =0，三极管V截止，电容C又被充电，
10
11.1.2 555定时器应用电路
集成555定时器的应用很广泛，但就其最基本的应用有三种电路。 1、单稳态触发器
1、1 电路
U cc
84
6
3
U0
Ui
2
71
+
Uc
C
-
11
1、2 波形
12
1、3 工作状态 工作状态：一个为稳态、一个为暂稳态 稳态时，输出低电平 暂稳态时，输出高电平 暂稳态持续时间TW≈1.1RC
16
3、施密特触发器 3、1 电路
17
3、2 波形
2 3 Ucc
1 3 U cc
U0
t
t
18
3、3 工作状态
Ui上升时，当 Ui 2/3UCC，Uo由1变为0 Ui下降时，当 Ui 2/3UCC，Uo由0变1
3、4 主要应用 将连续变化信号波形（正弦波、三角波等）整形为矩形脉冲
19
知识拓展
分析单稳态触发器的工作原理
24
提示！
单稳定触发器的稳定状态为Uo=0，暂稳态为Uo=1，暂稳态持续时间取 决于电容电压从0上升至2/3Ucc所需时间，可按以下公式近似计算：
Tw 1.1RC
调整R或C大小即可改变暂稳态持续时间，这就是555定时器的定时作用。
25
应用
单稳态触发器的定时作用
该电路通过单稳态触发器输出为1时，即暂稳态时，定时开启与门，使被
1
教学导航
知识重点：1. 555定时器电路及功能；
2.数模、模数与转换原理； 3.只读存储器，随机存储器存储原理;
知识难点：1.单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器功能分析；
2. 数模、模数与转换原理；
2
教学导航
必须掌握的理论知识：1.555定时器外形及功能；
2.单稳态触发器，多段振荡器，施密特触发器电路构 成及功能.；
高电平触发端
电源端
U cc
D
TH
CO
8
7
6
5 电压控制端
接地端
1234
GND
TR
u0
'
RD
低电平触发
输出端
直接置零端
7
电路包含元器件及集成单元如表11-1所示：
功能
电压比较器C1 C2 当输入端 U U时，U 0 1 为高电平 当输入端U U 时，U0 0 为低电平
基本RS触发器 三极管V
当 RD 0 S D 1 Q 0 Q 1 当 RD 1 SD 0 Q 1 Q 0 当 RD 1 S D 1 , 保持原状态
当 Q 1 时，饱和导通
当 Q 0 时，截止
电阻分压器 （由三个5KΏ 电
阻构成）
近似为串联
UR1
2 3UCC
UR2
1 3UCC
UR1、UR2为比较器C1和C2提供基准电压
8
555定时器功能如表11-2所示：
TH
TR
X
2 3 U CC
2 3 U CC
2 3 U CC
X
1 3
U
CC
1 3
U
CC
1、4 主要应用 1）定时 2）将不规则信号整形为确定宽度、确定幅度的正脉冲信号
13
2、多谐振荡器 2、1 电路
U cc R1
84
R2
7
3
U0
Ui
6
21
+
Uc
C
-
14
2、2 波形
U cc
2 3 U cc
1 3
U
cc
U0
t
t
15
2、3 工作状态 工作状态为两个暂稳态 一个是电容充电，输出高电平;一个是电容放电，输出低电平 输出矩形波一个周期时间为T=T1+T2≈0.7(R1+2R2)C 2、4 主要应用 无需输入信号，自行产生矩形脉冲信号
3. .数模、模数与转换集成芯片，管脚及功能； 4. 只读存储器，随机存储器存储特征。
必须掌握的技能：1.555定时器应用电路分析；
2.认识555定时器集成单元外形及引脚，掌握电子电路焊
接及组装方法，会正确操作及调试。
3
主要内容
11.1集成555定时器 11.2 数模与模数转换器
4
11.1 集成555定时器
1、电路构成
20
2、工作原理分析 结合单稳态触发器的波形图11-4分析其工作原理如下：
u1
t
uc
( 2 / 3 ) U cc
t
u0
t
21
1）稳态 接通电源前，Ui为高电平。接通电源后，电容C被充电，当电容上电
压 UC 2/3UCC时，比较器C1输出为低电平，R D =0，比较器C2由于U1为
高电平，输出为高电平，S D =1，触发器置0，QU0 0 ，Q =1，三极管
模数转换器
采样保持电路 量代、编码电路
集成0809简介
28
序言
数字技术的发展使数字系统的应用日益普及。但数字电路只能处理数字信号，而 生产过程中需要检测和控制的物理量有很多是模拟量，如温度、压力、流量等，为此， 首先要经过传感器将这些模拟量转换成相应的模拟信号。然后把这些模拟信号转换成数 字信号，送进数字系统进行处理。最后把处理过的数字信号转换成模拟信号。实现对生 产过程的检测与控制。
555定时器电路及功能 555定时器应用电路
施密特触发器 单稳态触发器 多端振荡器
5
11.1.1 集成555定时器的电路构成的功能
集成555定时器的的电路图及管脚排列如图所示
U cc
5K
C1
5
U R1
CO
TH 6
RD
5K
2 TR
SD
UR2
D7
5K
C2
R
V
'
RD 4
Q
Q
3 u0
6
1
GND
放电端