CD4000/74系列數字集成電路簡介

CD4000/74系列是邏輯IC中使用最多的。74系列原來可以說是TTL的代名詞，目前，由於CMOS型的74系列也有很多種類做出，在許多高速的邏輯系統中， 幾乎僅有可能使用CMOS的74系列設計。

74系列的種類與特徵

 74系列的各種形式如表1所示

表1  74系列的數字元IC的種類與區別

註：XX處一般為2~3位數的數字，各代表同一功能。在CMOS邏輯IC有加入4位數的數字

對MOS/CMOS IC，應注意：
(1) 輸入電壓絕不可超過VDD值，但對4049及4050為例外。
(2) 如可能的話，避免應用慢速之上升及下降時間之輸入信號，此舉將使組件耗用功率增大；上升時間大於15us以上之輸入信號為最佳。

(4) 當組件尚未接入工作電壓時，絕不可將輸入信號接至該CMOS信號輸入引腳上。

靜電問題：

你知道嗎？對電路而言，你的身體好像一個100pF 的電容和一個幾M的電阻。在較乾燥的天氣，靜電可以把你充電到10kV，是的！不要懷疑，一萬伏特的電壓在你身上。空氣的遊離（崩潰）電壓約10kV/cm，有時候手指碰到門把前所產生的火花就是靜電使空氣遊離所導致的。而MOS 閘極的崩潰電壓只有不到100 伏特。 MOS 組件在運送或儲藏時，必須插在導電的泡棉或裝在導電的袋子中。你也必須小心烙鐵和桌上的靜電，常將你自己的身體和處理的電路接地（你和地間最好串接一個1MW的電阻）。有一些MOS 組件會有閘極保護電路的設計，雖然會使得特性表現差一點，但被靜電燒壞的機率卻小很多。有時候，你買到的FET引腳上有保護的金屬線或導電橡皮筋，要到FET 裝在電路后才能拆掉。

使用的問題：

數字系統中，有時需把兩個或兩個以上集成邏輯門的輸出端連接起來，完成一定的邏輯功能。普通TTL門電路的輸出端是不允許直接連接的。圖1示出了兩個TTL門輸出短接的情況，為簡單起見，圖中只畫出了兩個與非門的推拉式輸出級。設門A處於截止狀態，若不短接，輸出應為高電平；設門B處於導通狀態，若不短接，輸出應為低電平。在把門A和門B的輸出端作如圖1所示連接后，從電源Vcc經門A中導通的T4、D3和門B中導通的 T5到地，有了一條通路，其不良後果為：圖1 不正常情況：普通TTL門電路輸出端短接
     (1)輸出電平既非高電平，也非低電平，而是兩者之間的某一值，導致邏輯功能混亂。
     (2)上述通路導致輸出級電流遠大於正常值(正常情況下T4和T5總有一個截止)，導致功耗劇增，發熱增大，可能燒壞器件。



 

圖1  不正常情況：普通TTL門電路輸出端短接

      (1) 實現電平轉換圖3  OC門的線與應用
     無論是用TTL電路驅動CMOS電路還是用CMOS電路驅動TTL電路，驅動門必須能為負載門提供合乎標準的高、低電平和足夠的驅動電流，即必須同時滿足下列四式： 
             驅動門      負載門
            VOH(min)  ≥  VIH(min)
            VOL(max) ≤  VIL(max)
            IOH(max)  ≥  IIH
             IOL(max) ≥  IIL

圖3 OC門的線與應用

其中:VOH(min)--門電路輸出高電平VOH的下限值；
          VOL(max) --門電路輸出低電平VOL的上限值；
          IOH(max)--門電路帶拉電流負載的能力，或稱放電流能力；
          IOL(max)—門電路帶灌電流負載的能力，或稱吸電流能力；
          VIH(min)--為能保證電路處於導通狀態的最小輸入(高)電平；
          VIL(max) --為能保證電路處於截止狀態的最大輸入(低)電平。
          IIH — 輸入高電平時流入輸入端的電流；
          IIL -- 輸入低電平時流出輸入端的電流。

  當74系列或74LS系列TTL電路驅動CD4000系列或74HC系列CMOS電路時，不能直接驅動，因為74系列的TTL電路VOH(min) = 2.4V，74LS系列的TTL電路VOH(min)=2.7V，CD4000系列的CMOS電路VIH(min)=3.5V，74HC系列CMOS電路VIH(min)=3.15V，顯然不滿足VOH(min) ≥ VIH(min)
      最簡單的解決方法是在TTL電路的輸出端與電源之間接入上拉電阻Rc，如圖4所

                       圖4  TTL(OC)門驅動CMOS電路的電平轉換