CD4000/74系列数字集成电路简介

CD4000/74系列是逻辑IC中使用最多的。74系列原来可以说是TTL的代名词，目前，由于CMOS型的74系列也有很多种类做出，在许多高速的逻辑系统中， 几乎仅有可能使用CMOS的74系列设计。

74系列的种类与特征

74系列的各种形式如表1所示

表1 74系列的数字符IC的种类与区别

注：XX处一般为2~3位数的数字，各代表同一功能。在CMOS逻辑IC有加入4位数的数字

对MOS/CMOS IC，应注意：
(1) 输入电压绝不可超过VDD值，但对4049及4050为例外。
(2) 如可能的话，避免应用慢速之上升及下降时间之输入信号，此举将使组件耗用功率增大；上升时间大于15us以上之输入信号为最佳。
(3) 所有未被应用之输入接脚，必需将之连接于VDD(+)或VSS(GND)，否则将使组件特性改变，且可能增大耗用电流。
(4) 当组件尚未接入工作电压时，绝不可将输入信号接至该CMOS信号输入引脚上。

静电问题：

你知道吗？对电路而言，你的身体好像一个100pF 的电容和一个几M的电阻。在较干燥的天气，静电可以把你充电到10kV，是的！不要怀疑，一万伏特的电压在你身上。空气的游离（崩溃）电压约10kV/cm，有时候手指碰到门把前所产生的火花就是静电使空气游离所导致的。而MOS 闸极的崩溃电压只有不到100 伏特。 MOS 组件在运送或储藏时，必须插在导电的泡棉或装在导电的袋子中。你也必须小心烙铁和桌上的静电，常将你自己的身体和处理的电路接地（你和地间最好串接一个1MW的电阻）。有一些MOS 组件会有闸极保护电路的设计，虽然会使得特性表现差一点，但被静电烧坏的机率却小很多。有时候，你买到的FET引脚上有保护的金属线或导电橡皮筋，要到FET 装在电路后才能拆掉。

使用的问题：

数字系统中，有时需把两个或两个以上集成逻辑门的输出端连接起来，完成一定的逻辑功能。普通TTL门电路的输出端是不允许直接连接的。图1示出了两个TTL门输出短接的情况，为简单起见，图中只画出了两个与非门的推拉式输出级。设门A处于截止状态，若不短接，输出应为高电平；设门B处于导通状态，若不短接，输出应为低电平。在把门A和门B的输出端作如图1所示连接后，从电源Vcc经门A中导通的T4、D3和门B中导通的 T5到地，有了一条通路，其不良后果为：图1不正常情况：普通TTL门电路输出端短接
(1)输出电平既非高电平，也非低电平，而是两者之间的某一值，导致逻辑功能混乱。
(2)上述通路导致输出级电流远大于正常值(正常情况下T4和T5总有一个截止)，导致功耗剧增，发热增大，可能烧坏器件。
集电极开路门和三态门是两种特殊的TTL电路，它们允许把输出端互相连在一起使用。
1．集电极开路门(OC门)
集电极开路门(Open-Collector Gate)，简称OC门。它可以看成是图1所示的TTL与非门输出级中移去了T4、D3部分。集电极开路与非门的电路结构与逻辑符号如图2所示。必须指出：OC门只有在外接负载电阻Rc和电源Ec后才能正常工作，如图中虚线所示。

图1 不正常情况：普通TTL门电路输出端短接

图2 集电极开路与非门

由两个集电极开路与非门(0C)输出端相连组成的电路如图3所示，它们的输出：

即把两个集电极开路与非门的输出相与(称为线与)，完成与或非的逻辑功能。0C门主要有以下三方面的应用：
(1) 实现电平转换图3 OC门的线与应用
无论是用TTL电路驱动CMOS电路还是用CMOS电路驱动TTL电路，驱动门必须能为负载门提供合乎标准的高、低电平和足够的驱动电流，即必须同时满足下列四式：
驱动门 负载门
VOH(min) ≥ VIH(min)
VOL(max) ≤ VIL(max)
IOH(max) ≥ IIH
IOL(max) ≥ IIL

图3 OC门的线与应用

其中:VOH(min)--门电路输出高电平VOH的下限值；
VOL(max) --门电路输出低电平VOL的上限值；
IOH(max)--门电路带拉电流负载的能力，或称放电流能力；
IOL(max)—门电路带灌电流负载的能力，或称吸电流能力；
VIH(min)--为能保证电路处于导通状态的最小输入(高)电平；
VIL(max) --为能保证电路处于截止状态的最大输入(低)电平。
IIH — 输入高电平时流入输入端的电流；
IIL -- 输入低电平时流出输入端的电流。

当74系列或74LS系列TTL电路驱动CD4000系列或74HC系列CMOS电路时，不能直接驱动，因为74系列的TTL电路VOH(min) = 2.4V，74LS系列的TTL电路VOH(min)=2.7V，CD4000系列的CMOS电路VIH(min)=3.5V，74HC系列CMOS电路VIH(min)=3.15V，显然不满足VOH(min) ≥ VIH(min)
最简单的解决方法是在TTL电路的输出端与电源之间接入上拉电阻Rc，如图4所

图4 TTL(OC)门驱动CMOS电路的电平转换