1. 概述

　　數(shù)字邏輯器件是以二進(jìn)制為原理，實現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運算和操作的電路。主要分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，其中組合邏輯電路的邏輯功能與時間無關(guān)，即不具記憶和存儲功能，而時序邏輯電路的輸出結(jié)果不僅與輸入邏輯相關(guān)，而且還受時序的控制。由于邏輯器件只分高、低點平，電路抗干擾能力強(qiáng)，精度和保密性極佳。 

　　數(shù)字邏輯器件廣泛應(yīng)用于邏輯控制、驅(qū)動轉(zhuǎn)換和電子系統(tǒng)連接之中，是電子控制系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵電路之一。 

2. 器件現(xiàn)狀及分類

　　1963年，國際固體電路會議首先發(fā)表了制成CMOS集成電路的報告。l967年，RCA(美國無線電公司)開始試銷CMOS產(chǎn)品；20世紀(jì)70年代初正式推出比較完整的CMOS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路產(chǎn)品CD4000系列，隨后美國Motorola (摩托羅拉)公司也發(fā)表了MCL4500系列，兩者合稱為4000系列。 

　　在20世紀(jì)70年代中期，4000A系列發(fā)展為4000B系列，工作電壓范圍從A系列的3-15v擴(kuò)展為B系列的3-18v，而且B系列除少量器件為非緩沖輸出外，大部分器件都是緩沖輸出的，使它的參數(shù)和性能比A系列有較大的改進(jìn)。1976年，由JEDEC(聯(lián)合電子器件工程委員會)制定了統(tǒng)一規(guī)范，使B系列的功能和管腳排列標(biāo)淮化，成為全世界各CMOS集成電路制造廠家共同生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列。 

　　高速CMOS 54HC/74HC系列與4000系列各個器件的電路圖完全相同，都是互補(bǔ)對稱的電路結(jié)構(gòu)，即邏輯器件基本上包含數(shù)量相同的P管和N管。氧化物隔離、較淺的結(jié)深、較短的溝道長度和較小的柵覆蓋電容，使高速CMOS集成電路寄生電容比金屬柵CMOS減小了一半左右。高速CMOS集成電路較低的開啟電壓(典型值為0.7v)、較薄的柵氧化層和較短的溝道長度，使它的跨導(dǎo)比金屬柵CMOS增長幾乎4倍。再加上高速CMOS集成電路寄生電容比金屬柵減小了一半左右，兩者綜合作用的效果使高速CMOS的開關(guān)速度達(dá)到金屬柵CMOS的8—10倍。 

　　高速CMOS 54HC/74HC系列具有下列特點； 

• 　　具有從簡單的門電路至大規(guī)模集成電路的全系列產(chǎn)品； 

• 　　器件功能管腳與路TTL和CMOS 4000系列相同； 

• 　　工作溫度范圍寬； 

• 　　耐閂鎖能力強(qiáng)； 

• 　　全部輸入、輸出端都有防靜電的保護(hù)電路； 

• 　　功耗低； 

• 　　噪聲容限高， 

• 　　電源電壓范圍寬 

　　隨著個人計算機(jī)及電子數(shù)據(jù)處理設(shè)備的普及和推廣，特別是袖珍機(jī)和便攜式電子設(shè)備的使用，對高速、低功耗器件的需求越來越迫切，這就促使這些儀器、設(shè)備的電源電壓下降到3.3±0.3v的標(biāo)準(zhǔn)。對于集成電路而言，則要求在低壓下保持甚至超過5V系列的性能。為了開發(fā)低壓高速CMOS數(shù)字集成電路，國家半導(dǎo)體、Motorola和東芝等公司組成一個集團(tuán)，德州儀器、飛利浦和日立組成另一個集團(tuán)。在1992年推出了LVQ系列后，又陸續(xù)開發(fā)出LVX、LVT、LVC、LV、LCX等多種低壓高速CMOS系列。 

　　邏輯器件可以按照功能、工藝特點和邏輯電平等方式進(jìn)行分類。 

1. 　　功能分類 

　　按功能進(jìn)行劃分，邏輯器件可以大概分為以下幾類： 

　　門電路和反相器、選擇器、譯碼器、計數(shù)器、寄存器、觸發(fā)器、鎖存器、緩沖驅(qū)動器、收發(fā)器、總線開關(guān)、背板驅(qū)動器等。 

　　門電路和反相器：邏輯門主要有與門54HC08、與非門54HC00、或門54HC32、或非門54HC02、異或門54HC86、反相器54HC04等； 

　　選擇器：主要有2-1、4-1、8-1選擇器54HC157、54HC153、54HC151等； 

　　編/譯碼器：主要有2/4、3/8和4/16譯碼器54HC139、54HC138、54HC154等； 

　　計數(shù)器：主要有同步計數(shù)器54HC161和異步計數(shù)器54HC393等； 

　　寄存器：主要有串-并移位寄存器54HC164和并-串寄存器54HC165等； 

　　觸發(fā)器：主要有J-K觸發(fā)器、帶三態(tài)的D觸發(fā)器54HC374、不帶三態(tài)的D觸發(fā)器54HC74、施密特觸發(fā)器等； 

　　鎖存器：主要有D型鎖存器54HC373、尋址鎖存器54HC259等； 

　　緩沖驅(qū)動器：主要有帶反向的緩沖驅(qū)動器54HC240和不帶反向的緩沖驅(qū)動器54HC244等； 

　　收發(fā)器：主要有寄存器收發(fā)器54HC543、通用收發(fā)器54HC245、總線收發(fā)器等；總線開關(guān)：主要包括總線交換和通用總線器件等； 

　　背板驅(qū)動器：主要包括TTL或LVTTL電平與GTL/GTL+（GTLP）或BTL之間的電平轉(zhuǎn)換器件。 

1. 　　工藝分類 

　　按工藝特點進(jìn)行劃分，邏輯器件可以分為Bipolar、CMOS、SOI CMOS、BiCMOS等工藝。 

　　Bipolar（雙極）工藝的器件有： TTL、S、LS、AS、F、ALS； 

　　CMOS工藝的器件有： HC、HCT、CD40000、ACL、FCT、LVC、LV、CBT、ALVC、AHC、AHCT、CBTLV、AVC、GTLP； 

　　SOI CMOS工藝的器件有：HCS、HCTS、ACS、ACTS； 

　　BiCMOS工藝的器件有：BCT、ABT、LVT、ALVT。 

1. 　　電平分類 

　　邏輯器件的電平主要有以下幾種：5VTTL、5VCMOS、3.3V電平、2.5V電平等。 

　　5V的邏輯器件：TTL、S、LS、ALS、AS、HCT、HC、BCT、74F、ACT、AC、AHCT、AHC、ABT等系列器件 

　　3.3V及以下的邏輯器件：LV的和V 系列及AHC和AC系列，主要有LV、AHC、AC、ALB、LVC、ALVC、LVT等系列器件。 

　　具體情況可以參考TI公司的邏輯器件產(chǎn)品系列圖。 

　　圖3.1.1 TI公司的邏輯器件產(chǎn)品系列圖 

1. 　　特殊功能邏輯器件 

　　總線保持功能（Bus hold）：由內(nèi)部反饋電路保持輸入端最后的確定狀態(tài)，防止因輸入端浮空的不確定而導(dǎo)致器件振蕩自激損壞；輸入端無需外接上拉或下拉電阻，節(jié)省PCB空間，降低了器件成本開銷和功耗。ABT、LVT、ALVC、ALVCH、ALVTH、LVC、GTL系列器件有此功能。命名特征為附加了“H”如：SNJ54LVTH245AFK； 

　　串聯(lián)阻尼電阻（series damping resistors）：輸出端加入串聯(lián)阻尼電阻可以限流，有助于降低信號上沖/下沖噪聲，消除線路振鈴，改善信號質(zhì)量。具有此特征的ABT、LVC、LVT、ALVC系列器件在命名中加入了“2”或“R”以示區(qū)別，如ABT162245，ALVCHR162245。對于單向驅(qū)動器件，串聯(lián)電阻加在其輸出端，命名如SN54LVC2244；對于雙向的收發(fā)器件，串聯(lián)電阻加在兩邊的輸出端，命名如SN54LVCR2245； 

　　上電/掉電三態(tài)（PU3S，Power up/power down 3-state）：即熱拔插性能。上電/掉電時器件輸出端為三態(tài)，VCC閥值為2.1V；應(yīng)用于熱拔插器件/板卡產(chǎn)品，確保拔插狀態(tài)時輸出數(shù)據(jù)的完整性。多數(shù)ABT、LVC、LVT、LVTH系列器件有此特征； 

　　ABT器件（Advanced BiCMOS Technology）：結(jié)合了CMOS器件(如HC/HCT、LV/LVC、ALVC、AHC/AHCT)的高輸入阻抗特性和雙極性器件(Bipolar，如TTL、LS、AS、ALS)輸出驅(qū)動能力強(qiáng)的特點。包括ABT、LVT、ALVT等系列器件，應(yīng)用于低電壓，低靜態(tài)功耗環(huán)境； 

　　VCC/GND對稱分布：16位Widebus器件的重要特征，對稱配置引腳，有利于改善噪聲性能。AHC/AHCT、AVT、AC/ACT、CBT、LVT、ALVC、LVC、ALB系列16位Widebus器件有此特征； 

　　分離軌器件（Split-rail）：即雙電源器件，具有兩種電源輸入引腳VCC_A和VCC_B，可分別接5V或3.3V電源電壓。如ALVC164245、LVC4245等，命名特征為附加了“4”。