数字逻辑电路基础知识整理1961年美国德克萨斯仪器公司（TI）率先将数字电路的元、器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路，揭开了集成电路发展的序幕。
一、TTL和CMOS逻辑器件分类逻辑器件的分类方法有很多,下面以逻辑器件的功能、工艺特点和逻辑电平等方法来进行简单描述。
1.1 TTL和CMOS器件的功能分类按功能进行划分,逻辑器件可以大概分为以下几类： 门电路和反相器、选择器、译码器、计数器、寄存器、触发器、锁存器、缓冲驱动器、收发器、总线开关、背板驱动器等。
1：门电路和反相器逻辑门主要有与门74X08、与非门74X0 0、或门74X32、或非门74X02、异或门74X86、反相器74X04等。
2：选择器 选择器主要有2-1、4-1、8-1选择器74X157、74X153、74X151等。
3： 编/译码器编/译码器主要有2/4、3/8和4/16译码器74X139、 74X138、74X154等。
4：计数器计数器主要有同步计数器74 X161和异步计数器74X393等。
5：寄存器寄存器主要有串-并移位寄存器74X164和并-串寄存器74X165等。
6：触发器触发器主要有J-K触发器、带三态的D触发器74X374、不带三态的D触发器74X74、施密特触发器等。
7：锁存器锁存器主要有D型锁存器74X373、寻址锁存器74X25 9等。
8：缓冲驱动器缓冲驱动器主要有带反向的缓冲驱动器74X24 0和不带反向的缓冲驱动器74X244等。
9：收发器收发器主要有寄存器收发器74X543、通用收发器74X245、总线收发器等。
10：总线开关 < br />总线开关主要包括总线交换和通用总线器件等。
11：背板驱动器背板驱动器主要包括TTL或LVTTL电平与GTL/GTL+（GTLP）或BTL之间的电平转换器件。
12：包含特殊功能的逻辑器件A．总线保持功能（Bus hold）由内部反馈电路保持输入端最后的确定状态,防止因输入端浮空的不确定而导致器件振荡自激损坏;输入端无需外接上拉或下拉电阻,节省PCB空间,降低了器件成本开销和功耗。
ABT、LVT、ALVC、ALVCH、 ALVTH、LVC、GTL系列器件有此功能。
命名特征为附加了“H& rdquo;如：74ABTH16244。
B．串联阻尼电阻（series damping res istors）输出端加入串联阻尼电阻可以限流,有助于降低信号上冲/下冲噪声,消除线路振铃,改善信号质量。
如图6－4所示。
具有此特征的ABT、LVC、LVT、ALVC系列器件在命名中加入了“2”或“R”以示区别,如ABT 162245,ALVCHR162245。
对于单向驱动器件,串联电阻加在其输出端,命名如SN74LVC2244;对于双向的收发器件,串联电阻加在两边的输出端,命名如SN74LVCR224 5。
C．上电/掉电三态（PU3S,Power up/power down 3-state）即热拔插性能。
上电/掉电时器件输出端为三态,Vcc阀值为2.1V;应用于热拔插器件/板卡产品,确保拔插状态时输出数据的完整性。
多数ABT、LVC、LVT、LVTH系列器件有此特征。
D．ABT 器件（Advanced BiCMOS Technology）结合了CMOS器件(如HC/HCT、LV/LVC、ALVC、AHC/AHCT)的高输入阻抗特性和双极性器件(Bipolar,如TTL、LS、AS、ALS)输出驱动能力强的特点。
包括ABT、L VT、ALVT 等系列器件,应用于低电压,低静态功耗环境。
E．Vcc/GND对称分布16位Widebus器件的重要特征,对称配置引脚,有利于改善噪声性能。
AHC /AHCT、AVT、AC/ACT、CBT、LVT、ALVC、LVC、ALB系列 16位Widebus器件有此特征。
F．分离轨器件（Split-rail）即双电源器件,具有两种电源输入引脚VccA和VccB,可分别接5V或3 .3V电源电压。
如ALVC164245、LVC4245等,命名特征为附加了&ld quo;4”。
1.2 TTL和CMOS逻辑器件的工艺分类特点按工艺特点进行划分,逻辑器件可以分为Bipolar、CMOS、BiCMOS等工艺,其中包括器件系列有：Bi polar（双极）工艺的器件有： TTL、S、LS、AS、F、ALS。
CMOS工艺的器件有： HC、HCT、CD40000、ACL、FCT、LVC、LV、CBT、ALVC、AHC、AH CT、CBTLV、AVC、GTLP。
BiCMOS工艺的器件有： BCT、ABT、LVT、ALV T。
1.3 TTL和CMOS逻辑器件的电平分类特点TTL和CMOS的电平主要有以下几种：5VTTL、5VCMOS（Vih≥0.7*Vcc,Vil≤0.3*Vcc）、3. 3V电平、2.5V电平等。
5V的逻辑器件5V器件包含TTL、S、LS、 ALS、AS、HCT、HC、BCT、74F、ACT、AC、AHCT、AHC、ABT等系列器件3.3V及以下的逻辑器件包含LV的和V 系列及AHC和AC系列,主要有L V、AHC、AC、ALB、LVC、ALVC、LVT 等系列器件。
逻辑技术系列双极性ALS高级低功率肖特基逻辑器件AS高级肖特基逻辑器件F快速逻辑器件LS低功耗肖特基逻辑器件S肖特基逻辑器件TTL晶体管-晶体管逻辑器件HTTL 高速晶体管-晶体管逻辑器件LTTL 低功耗晶体管-晶体管逻辑器件FAST(F) Fairchild 肖特基逻辑器件BiCMOSABT与TTL电平兼容高级 BiCMOS 技术，ABTE高级 BiCMOS 技术/增强型收发器逻辑器件ALB高级低压 BiCMOSALVT与TTL电平兼容高级低压 CMOS 技术BCT BiCMOS 总线接口技术FB背板收发器逻辑器件GTL喷射收发器逻辑器件HSTL高速收发器逻辑器件JTAG JTAG 边界扫描支持LVT低压 BiCMOS 技术SSTL残余连续终结逻辑器件CMOSAC高级 CMOS 逻辑器件ACT与TTL电平兼容高级 CMOS 逻辑器件 AHC高级高速 CMOSAHCT与TTL电平兼容高级高速 CMOS ALVC高级低压 CMOS 技术AUC高级超低压 CMOS 逻辑器件AUP高级超低功耗 CMOS 逻辑AVC高级超低压 CMOS 逻辑器件CB3Q低压高带宽总线开关技术CB3T低压转换器总线开关技术CBT Crossbar 技术CBT-C具有下冲保护的 CBTCBTLV低压 Crossbar 技术CD4000CMOS 逻辑器件FCT快速 CMOS 技术GTLP发射接收逻辑器件（GTL+）HC高速 CMOS 逻辑器件HCT与TTL电平兼容高速 CMOS 逻辑器件 FACT 其电路含AC、ACT及FCT系列LV-A低压 CMOS 技术LV-AT低压 CMOS 技术LVC低压 CMOS 技术PCA内部集成电路PCF内部集成电路SSTV残余连续终结低压逻辑器件TS TI 开关TVC转换钳位电压VME VME 总线产品这些芯片有LVC, LVT, ALVT, LCX, LVX, LPT and FCT3 Plus等3.3V的芯片可以直接与5V芯片相连接CMOS的输出电平基本上就是0V和Vdd，LSTTL的0与1的threshold大约是1.3V，3V3 CMOS输出的电平可以准确被5V LSTTL识别。
5VTTL的输出0低于0.4V，可以被CMOS识别。
至于TTL的高电平输出能力非常微弱(<1mA)，CMOS电路的输入有嵌位二极管，防止可控硅闩锁，一般都有5~10mA的吸收能力，此时TTL的输出大约是3.3+0.7=4.0V，是1。
TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。
CMOS电平：逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
电平转换电路：因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v）,所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。
OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。
否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路。
TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件,而coms电路是电压控制器件。
2）TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。
COMS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。
TTL和CMOS的逻辑电平关系图2－1：TTL和CMOS的逻辑电平图上图为5V TTL逻辑电平、5V CMOS逻辑电平、LVTTL逻辑电平和LVCMOS逻辑电平的示意图。
5V TTL逻辑电平和5V CMOS逻辑电平是很通用的逻辑电平,注意他们的输入输出电平差别较大,在互连时要特别注意。
另外5V CMOS器件的逻辑电平参数与供电电压有一定关系,一般情况下,Voh≥Vcc-0.2V,Vih≥0.7Vcc;Vol≤0. 1V,Vil≤0.3Vcc;噪声容限较TTL电平高。
JEDEC组织在定义3. 3V的逻辑电平标准时,定义了LVTTL和LVCMOS逻辑电平标准。
LVTTL逻辑电平标准的输入输出电平与5V TTL逻辑电平标准的输入输出电平很接近,从而给它们之间的互连带来了方便。
LVTTL逻辑电平定义的工作电压范围是3.0－3.6V。
LVCMOS逻辑电平标准是从5V CMOS逻辑电平关注移植过来的,所以它的Vih、Vil和Voh、Vo l与工作电压有关,其值如上图所示。
LVCMOS逻辑电平定义的工作电压范围是2.7－3.6V。
< br />5V的CMOS逻辑器件工作于3.3V时,其输入输出逻辑电平即为LVCMOS逻辑电平,它的Vih大约为0.7×VCC＝2.31V左右,由于此电平与LVTTL的Vo h （2.4V）之间的电压差太小,使逻辑器件工作不稳定性增加,所以一般不推荐使用5V CMOS器件工作于3.3V电压的工作方式。
由于相同的原因,使用LVCMOS输入电平参数的3.3V 逻辑器件也很少。
JEDEC组织为了加强在3.3V上各种逻辑器件的互连和3.3V 与5V逻辑器件的互连,在参考LVCMOS和LVTTL逻辑电平标准的基础上,又定义了一种标准,其名称即为3.3V逻辑电平标准,其参数如下：图2－2：低电压逻辑电平标准从上图可以看出,3.3V逻辑电平标准的参数其实和LVTTL逻辑电平标准的参数差别不大,只是它定义的Vol可以很低（0.2V）,另外,它还定义了其Voh最高可以到VCC-0.2V,所以3.3V逻辑电平标准可以包容LVCMOS的输出电平。