1、绪论1 1绪 论0.1数字信号与数字电路数字信号与数字电路0.2数字电路的特点与分类数字电路的特点与分类0.3数字集成电路的发展趋势数字集成电路的发展趋势绪论2 2如图0.1所示是数字钟电路,它既有时序逻辑电路(计数器)，又有组合逻辑电路(译码器)和数码显示电路。绪论3 3图0.1 数字钟电路绪论4 40.1 数字信号与数字电路数字信号与数字电路电子电路所处理的电信号可以分为两大类：一类是在时间和数值上都是连续变化的信号,称为模拟信号，如图0.2（a）所示,例如电流、电压等。绪论5 5用于传递、加工和处理模拟信号的电子电路，称作模拟电路，如放大器、滤波器、信号发生器等。另一类是在时间和数值上都
2、是离散的信号，称为数字信号，如图0.2(b)所示。绪论6 6图0.2 模拟信号和数字信号（a）模拟信号;（b）数字信号绪论7 70.2 数字电路的特点与分类数字电路的特点与分类 0.2.1 数字电路的特点数字电路的特点由图0.2（b）可见数字信号是不连续的，反映在电路上只有高电位和低电位两种状态，因此数字电路采用二进制数来传输和处理数字信号。在数字电路中，通常用开关的接通与断开来实现电路的高、低电位两种状态。将高电位称为高电平，用“1”来表示；低电位称为低电平，用“0”来表示；反之亦然。绪论8 80.2.2 数字电路的分类数字电路的分类1)按集成度分按集成度分，数字集成电路可分为小规模(SSI
3、，每个硅片上有数十个逻辑门)、中规模（MSI，每片有数百个逻辑门）、大规模(LSI，每片有数千个逻辑门)和超大规模（VLSI，每片数目大于1万）等各种集成电路。绪论9 92）按应用范围分按应用范围分，集成电路有通用型和专用型两类。通用型是指已被定型的标准化、系列化的产品，适用于各种各样功能的数字电路。专用型是指为某种特殊用途专门设计、具有特定的复杂而完整功能的数字集成电路，如：计算机中的存储器芯片（RAM、ROM），微处理器芯片（CPU）和语音芯片等。绪论10103）按所用器件分按所用器件分，数字电路有双极型（TTL型）电路和单极型（MOS型）电路。双极型电路是用三极管作为开关实现逻辑功能的，
4、其开关速度快,频率高，信号传输延迟时间短，但制造工艺较复杂。绪论11114）按逻辑功能分按逻辑功能分，数字电路有组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路没有记忆功能，其输出信号的状态只与当时输入信号状态的组合有关，而与电路前一时刻的输出信号状态无关,如编码器、译码器、数据选择器等都是典型的组合逻辑电路。绪论12120.3 数字集成电路的发展趋势数字集成电路的发展趋势1.大规模纳米技术(Nanotechnology)的出现,进一步提高了集成电路的集成规模，使集成电路的体积大大缩小,降低了系统的功耗与成本,而且提高了数字电路系统的可靠性。绪论13132.低功耗功率损耗是许多电子产品研制、生产、推广
5、、使用的一个重要的制约因素，而系统功耗很大程度上又取决于所使用的集成芯片或模块。现在，由于集成技术更新和构成集成芯片的材料不同,使得超大规模的数字集成电路的功耗可低至毫瓦级。低功耗大大拓展了数字集成电路的应用领域。绪论14143.高速度在现代信息时代，人们对信息处理速度的要求越来越高。集成电路芯片本身已经是以纳秒（ns）速度进行工作的，而且现在全世界都在积极研制超高速运算的计算机，IBM公司甚至已经开始研制一种运算速度高达拍(1015)次每秒的超级计算机。显然数字集成电路信息处理速度的不断提高是不容置疑的发展趋势。绪论15154.可编程传统的标准MSI/LSI数字集成电路是一种通用型集成电路。
6、对于复杂的数字系统的设计，往往需要使用的集成芯片的数量和种类比较多，而且会增加系统的体积和功耗，降低系统的可靠性，也为器件的保存、电路和设备的调试、知识产权的保护等带来了困难。绪论16165.可测试数字集成电路的规模越来越大，功能也越来越复杂。为了使数字系统的使用和维护更加方便，所使用的逻辑模块应该具有“可测试性”(Testability)，即可方便地对其进行功能测试和故障诊断，可测试性是未来数字集成电路的一个重要的发展趋势。绪论17176.多值化传统的数字集成电路是一种二值电路，在信号的产生、存储、传送、识别、处理等方面具有很多优点。为了进一步提高集成电路的信息处理能力，除了在速度上下功夫外，还可采用多值逻辑(Multivalued Logic)电路。
