把若干個(gè)有源器件和無源器件及其連線，按照一定的功能要求，制作在一塊半導(dǎo)體基片上，這樣的產(chǎn)品叫集成電路。若它完成的功能是邏輯功能或數(shù)字功能，則稱為數(shù)字集成電路。最簡(jiǎn)單的數(shù)字集成電路是集成邏輯門。

　　集成電路比分立元件電路有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如體積小、耗電省、重量輕、可靠性高等等，所以集成電路一出現(xiàn)就受到人們的極大重視并迅速得到廣泛應(yīng)用。

　　數(shù)字集成電路的規(guī)模一般是根據(jù)門的數(shù)目來劃分的。小規(guī)模集成電路（SSI）約為10個(gè)門，中規(guī)模集成電路（MSI）約為100個(gè)門，大規(guī)模集成電路（LSI）約為1萬(wàn)個(gè)門，而超大規(guī)模集成電路（VLSI）則為1百萬(wàn)個(gè)門。在本節(jié)中，將介紹小規(guī)模數(shù)字集成電路的基本知識(shí)，而不涉及集成電路的內(nèi)部電路。

　　集成電路邏輯門，按照其組成的有源器件的不同可分為兩大類：一類是雙極性晶體管邏輯門； 另一類是單極性的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管邏輯門。

　　雙極性晶體管邏輯門主要有TTL門（晶體管??-晶體管邏輯門）、ECL門（射極耦合邏輯門）和I2L門（集成注入邏輯門）等。

　　單極性MOS門主要有PMOS門（P溝道增強(qiáng)型MOS管構(gòu)成的邏輯門）、NMOS門（N溝道增強(qiáng)型MOS管構(gòu)成的邏輯門）和CMOS門（利用PMOS管和NMOS管構(gòu)成的互補(bǔ)電路構(gòu)成的門電路，故又叫互補(bǔ)MOS門）。其中，使用最廣泛的是TTL集成電路和CMOS集成電路。每種集成電路又分為不同的系列，每個(gè)系列的數(shù)字集成電路都有不同的品種類型，用不同的代碼表示，也就是器件型號(hào)的后幾位數(shù)碼。例如：

　　00：4路2輸入與非門

　　02：4路2輸入或非門

　　08：4路2輸入與門

　　10：3路3輸入與非門

　　20：雙路4輸入與非門

　　27：3路3輸入或非門

　　32：4路2輸入或門

　　86：4路2輸入異或門

　　集成電路的性能參數(shù)主要包括：直流電源電壓、輸入 / 輸出邏輯電平、扇出系數(shù)、傳輸延時(shí)、功耗等。

　　1．直流電源電壓

　　TTL集成電路的標(biāo)準(zhǔn)直流電源電壓為5V，4.5V，5.5V。CMOS集成電路的直流電源電壓可以在3~18V之間，74系列CMOS集成電路有5V和3.3V兩種。CMOS電路的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電源電壓的允許范圍比TTL電路大，如5V CMOS電路當(dāng)其電源電壓在2~6V范圍內(nèi)時(shí)能正常工作，3.3V CMOS電路當(dāng)其電源電壓在2~3.6V范圍內(nèi)時(shí)能正常工作。

　　2．輸入 / 輸出邏輯電平

　　對(duì)一個(gè)TTL集成門電路來說，它的輸出“高電平”，并不是理想的+5V電壓，其輸出“低電平”，也并不是理想的0V電壓。這主要是由于制造工藝上的公差，使得即使是同一型號(hào)的器件輸出電平也不可能完全一樣；另外，由于所帶負(fù)載及環(huán)境溫度等外部條件的不同，輸出電平也會(huì)有較大的差異。但是，這種差異應(yīng)該在一定的允許范圍之內(nèi)，否則就會(huì)無法正確標(biāo)識(shí)出邏輯值“1”和邏輯值“0”，從而造成錯(cuò)誤的邏輯操作。

　　3．傳輸延遲時(shí)間tpd

　　在集成門電路中，由于晶體管開關(guān)時(shí)間的影響，使得輸出與輸入之間存在傳輸延遲。傳輸延時(shí)越短，工作速度越快，工作頻率越高。因此，傳輸延遲時(shí)間是衡量門電路工作速度的重要指標(biāo)。例如，在特定條件下，傳輸時(shí)間為10ns的邏輯電路要比20ns的電路快。

　　4．輸入/輸出電流

　　對(duì)于集成門電路，驅(qū)動(dòng)門與負(fù)載門之間的電壓和電流關(guān)系實(shí)際上是電流在一個(gè)邏輯電路的輸出與另一個(gè)電路的輸入之間如何流動(dòng)的描述。在高電平輸出狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)門提供電流IOH給負(fù)載門，作為負(fù)載門的輸入電流IIH ，這時(shí)驅(qū)動(dòng)門處于“拉電流”工作狀態(tài)。而在低電平輸出狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)門處于“灌電流”狀態(tài)。

　　5．功耗

　　功耗是指門電路通電工作時(shí)所消耗的電功率，它等于電源電壓Vcc和電源電流Icc的乘積，即功耗。但由于在門電路中電源電壓是固定的，而電源電流不是常數(shù)，也就是說，在門電路輸出高電平和輸出低電平時(shí)通過電源的電流是不一樣的，因而這兩種情況下的功耗大小也不一樣。一般求它們的平均值。

　　一般情況下，CMOS集成電路的功耗較低，而且與工作頻率有關(guān)（頻率越高功耗越大），其數(shù)量級(jí)為微瓦，因而CMOS集成電路廣泛應(yīng)用于電池供電的便攜式產(chǎn)品中；TTL集成電路的功耗較高，其數(shù)量級(jí)為毫瓦，且基本與工作頻率無關(guān)。

　　1. 多余輸入端的處理

　　(1) TTL門。TTL門的輸入端懸空，相當(dāng)于輸入高電平。 但是，為防止引入干擾，通常不允許其輸入端懸空。 　  對(duì)于與門和與非門的多余輸入端，可以使其輸入高電平。具體措施是將其通過電阻R(約幾千歐)接+UCC，或者通過大于2 kΩ的電阻接地。在前級(jí)門的扇出系數(shù)有富余的情況下，也可以和有用輸入端并聯(lián)連接。

　　對(duì)于或門及或非門的多余輸入端，可以使其輸入低電平。具體措施是通過小于500 Ω的電阻接地或直接接地。在前級(jí)門的扇出系數(shù)有富余時(shí)， 也可以和有用輸入端并聯(lián)連接。

　　對(duì)于與或非門，若某個(gè)與門多余，則其輸入端應(yīng)全部輸入低電平(接地或通過小于500Ω的電阻接地)，或者與另外同一個(gè)門的有用端并聯(lián)連接(但不可超出前級(jí)門的扇出能力)。

　　若與門的部分輸入端多余， 處理方法和單個(gè)與門方法一樣。

　　(2) MOS門。 MOS門的輸入端是MOS管的絕緣柵極， 它與其它電極間的絕緣層很容易被擊穿。雖然內(nèi)部設(shè)置有保護(hù)電路，但它只能防止穩(wěn)態(tài)過壓，對(duì)瞬變過壓保護(hù)效果差，因此MOS門的多余端不允許懸空。 　  由于MOS門的輸入端是絕緣柵極，所以通過一個(gè)電阻R將其接地時(shí)，不論R多大，該端都相當(dāng)于輸入低電平。除此以外，MOS門的多余輸入端處理方法與TTL門相同。

　　2. 接口電路

　　接口電路的作用是通過邏輯電平的轉(zhuǎn)換，把不同邏輯值的電路(如TTL和MOS門電路)連接起來；或者用來驅(qū)動(dòng)集成電路本身驅(qū)動(dòng)不了的大電流及大功率負(fù)載；也可用來切斷干擾源通道，增強(qiáng)抗干擾能力。

　　接口電路有系統(tǒng)接口(如PIO、 SIO、 CTC等)和器件之間的接口。下面只介紹幾種用于器件之間的簡(jiǎn)單接口。

　　(1) TTL→CMOS門的接口。凡是和TTL門兼容的CMOS門(如74HCT××和74ACT××系列CMOS門)可以和TTL的輸出端連接，不必外加元器件。

　　當(dāng)CMOS門的邏輯電平與TTL不同，但兩者的電源電壓相近時(shí)，可以在TTL門的輸出端和UDD之間接入上拉電阻R1， 以提高TTL門的輸出高電平。這樣當(dāng)TTL與非門有一個(gè)輸入端接低電平時(shí)，TTL的兩個(gè)輸出管V4和V5均截止，

　　流過R1的電流很小，使其輸出高電平接近UDD，滿足CMOS門的要求。R1的取值方法和OC門的上拉電阻的取值方法相同(約在幾百歐到幾千歐之間)。