超大规模集成电路设计基础 第一讲 微电子技术概况

自世界上第一块集成电路问世以来,微电子学技术便以迅猛异常的速度向前发展。小规模中规模到大规模集成电路的发展不到10年,而大规模到超大规模集成电路的发展也不到10年,现在已发展到巨型规模集成电路。目前集成电路技术的发展已日臻完善,集成电路芯片的应用也渗透到国民经济各个部门和科学技术各个领域之中,因而对当代经济发展和科技进步产生了不可估计的作用,特别是对计算机科学的发展起到了更加重要的作用。集成电路技术发展的一个显著特点是集成度不断提高,因而给电子系统带来了功能多、可靠性高、速度快、功耗低、寿命长和成本低等诸多优点。这样就极大地推进了整个电子技术的革新和普及,并使它渗透到国民经济各个部门和科学技术各个领域以及家用电器和日常生活的各个方面。随着集成电路技术的飞跃发展,集成电路系统的芯片设计技术已成为现代电子线路系统工程师和广大科技人员必备的基本功。为了推广集成电路技术和满足广大读者的需要,简明扼要地介绍超大规模集成电路的概貌、芯片中的基本电路形式和设计方法、适当给出超大规模集成电路的基本单元和系统设计的全过程已摆在本刊面前,为此我们组织并开辟这个专题讲座。本讲座共分十讲。第一讲微电子技术概况;第二讲NMOS 集成电路基础;第三讲NMOS 超大规模集成电路的结构特性;第四讲NMOS 超大规模集成电路的基本单元电路;第五讲CMOS 集成电路基本单元电路;第六讲CMOS 集成电路的主要设计问题;第七讲VLSI 芯片设计技术;第八讲VLSI 计算机辅助设计;第九讲NMOS 芯片设计实例“零中频QPSK”解调器”;第十讲超高速砷化镓集成电路综述。本讲座第一～第四讲和第七～第十讲由中科院遥感卫星地面站刘以暠付研究员撰写,第五、六讲由清华大学微电子所总工程师张建人教授撰写。由于时间仓促,有部分稿件内容早已成形,所以讲座内容可能不够全面或有些缺陷,这只能在今后有机会时以单篇形式给予介绍,以弥补其不足。欢迎广大读者对本讲座提供宝贵意见。     

集成电路的新秀——CMOS电路

<正> 在种类繁多的集成电路中,CMOS(互补金属氧化物半导体)集成电路犹如一颗明星使其它集成电路暗然失色。因此、近年来人们对CMOS更加重视,并认为“八十年代是属于CMOS的”。 CMOS电路具有很多的优点:(1)     

定时声光提醒器

CMOS也叫互补金属-氧化物-半导体集成电路,它在速度、功耗、兼容性等方面性能优越,因而得到日益广泛的应用,特别适合制作小型和便携式的电子作品。近来随着它的价格越来越低,应用也更加普及。充分利用CMOS的优势,开发出更好的电子作品,是电子发烧友感兴趣的问题。本文通过介绍40系列CMOS集成电路的应用实例,使初学者逐步掌握CMOS电路的基本性质和它的使用方法,进而提高自己应用CMOS电路的能力。本期介绍的作品叫做定时声光提醒器,它使用起     

使用CMOS集成电路需注意的几个问题

集成电路按晶体管的性质分为TTL和CMOS两大类,TTL以速度见长,CMOS以功耗低而著称,其中CMOS电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路。在电子制作中使用CMOS集成电路时,除了认真阅读产品说明或有关资料,了解其引脚分布及极限参数外,还应注意以下几个问题: 1、电源问题 (1)CMOS集成电路的工作电压一般在3-18V,但当应用电路中有门电路的模拟应用(如脉冲振荡、线性放大)时,最低电压则不应低于     

举办讲座消息

<正> 四机部所属各地区无线电器材公司,为了用户了解国内半导体集成电路生产发展情况,掌握有关集成电路应用方面的技术,促进整机的发展,今年邀请国内集成电路主要生产厂的技术干部举办集成电路产品介绍和应用技术讲座。系统介绍TTL,ECL,CMOS数字电路和CMOS模拟电路,运算放大器,集成稳压电源,555、556时基电路,一位、四位、八位微处理机电路,各种民用电路的工作原理,性能特点和应用技术,以及各门类电路的新产品。     

MOS集成运算放大器

随着电子科学的蓬勃发展,集成电路技术正以惊人的速度不断取得进展和突破。进展的重要标志是大规模和超大规模集成电路正在日益推广应用。八十年代的一个重要发展趋势是各种电子系统的全面大规模集成化。传统的MOS大规模集成工艺过去仅限于微处理器和存贮器,但现在已发展到将各种模拟电路也一起集成在单片上。于是,作为模拟集成电路的基础器件—MOS集成运算放大器就突显其重要性。近年来,电路理论中的一个最活跃的分支-模拟集成滤波器,就是MOS集成运放的一个重要的应用领域。由于MOS器件与双极型器件在工作机制上的本质差异,因而在运放电路的设计原理上也必然有很大的不同。为了向广大读者介绍这方面的知识,本刊邀请周宁华同志以连载讲座方式对MOS集成运放的发展沿革、基本子线路原理、现代MOS集成运放电路以及频率补偿等问题作系统性的介绍,并就这类运放的一些主要问题阐述作者的看法。通过这个讲座,本刊希望能对研究和应用大规模线性集成电路的同志提供较系统的基础性知识,并增加对当前国外在这个领域中的动向的了解。本讲座所包括的内容有:MOS器件的基本特性、NMOS集成运放的基本子线路、新型NMOS集成运放、NMOS集成运放的频率补偿、CMOS集成运放等五个方面。     

CMOS集成电路及其应用

<正> 一、概述 1.CMOS电路——八十年代的集成电路在半导体集成电路发展过程中,MOS电路与双极型电路一直在激烈竞争而又相互促进。对于MOS电路来说,主要的薄弱环节在于速度,CMOS电路就是MOS与双极型竞争的一种必然产物。七十年代大规模集成电路发展过程中,NMOS工艺成了“优选工艺”。微处理器、随机存取存贮器和只读存贮器等等大都采用NMOS工艺。到了七十年代后期,在NMOS工艺的基础上,CMOS工艺逐步完善,因而在速度、集成度和微功耗方面不断地创造新的纪     

5伏硅栅CMOS电路应用

<正> 一、5伏电源电压是CMOS电路的发展方向CMOS电路由于在功耗、速度、抗干扰性,工作电源电压和价格等方面具有显著的优点,是整个集成电路领域中发展最为朝气蓬勃的一个分枝。自1968年美国RCA公司以CD4000系列将CMOS电路商品化以来,在产量和品种方面均有很大的进展。近年来,硅栅技术、离子注入技术和短沟道技术的发展使CMOS     

集成电路在单边带通信中的应用

<正> 在本刊今年第一期里,我们简述了CMOS 集成电路作单边带调制器的工作原理。下面继续介绍集成电路应用的几个内容。一、带前置放大的CMOS 调制器根据产品手册介绍和实测结果,CMOS 双向开关     

CMOS大规模集成电路制造工艺

一.引言CMOS 集成电路即互补 MOS 型集成电路,系指在同一块半导体村底片上制造 n 型和 P 型两种不同导电沟道的 MOS 场效应晶体管,从而构成的集成电路。与 PMOS 及 NMOS 相比,CMOS 电路有一系列优点。CMOS倒相器在两种不同的逻辑状态下总有一个晶     

CMOS电路应用经验点滴

CMOS逻辑集成电路在近年来发展十分迅速,应用领域越来越广。很多电子爱好者在制作一些电路时,由于对CMOS电路的引脚排列、逻辑关系、电参数的了解不多,应用时感到非常麻烦。我使用CMOS电路多年,积累了一点小经验,现介绍给大家。图1是具有代表性显示类型的集成电路。其LED显示形式见图2。供初     

低功耗CMOS集成电路设计方法分析

在设计电子元器件的过程中,CMOS集成电路由于具有较低的运行能耗,且工作性能相对较强,因而获得极大的应用和推广。随着集成电路相关技术的飞速发展,电路性能得到了良好的提升,集成芯片也得到了有效的强化,而传统的设计方法依然不能适应不断发展的需求。因此本文对低功耗CMOS集成电路设计的方法进行了深入的研究,分析了CMOS继承电路的主要特点,从而详细的阐述了低功耗CMOS集成电路设计的具体方法。     

CMOS、TTL数字电路芯片应用技巧

在数字化时代里,数字电路无处不在,对于数字电路的设计,不但必须保证电路逻辑的正确性,还要保证运行的可靠性,这就应该在电路设计中注意数字电路芯片的应用技巧。CMOS芯片应用技巧CMOS芯片具有功耗低、输入阻抗高、工作电压范围宽、抗噪声能力强、可靠性高等特点,在许多电子设备中占有重要一席。1 同一封装内的同样CMOS集成电路并联使用。CMOS电路和TTL电路相比,有很多优点,但它的驱动能力比TTL要差。为了解决这一问题,可以将同一封装内的同样CMOS集成电路并联使用,这样可以大大提高CMOS芯片的     

双路红外遥控开关

这里介绍的双路红外遥控开关使用了一对CMOS编码集成电路与一体化红外接收头,具有体极小,工作稳定,使用方便等优点。可以分别对两个电器进行“开”和“关”的控制。一、电路的工作原理图1是红外遥控器的电原理图。图2是红外遥控开关接收器的电原理图。电路的核心是SM5021A与SM5032B这一对CMOS编码集成电路。SM5021A是编码集成电路,它的OSC1     

CMOS电路ESD保护结构设计

静电放电是CMOS电路中最为严重的失效机理之一,严重的会造成电路自我烧毁.论述了CMOS集成电路ESD保护的必要性,研究了在CMOS电路中ESD保护结构的设计原理,分析了该结构对版图的相关要求,重点讨论了在I/O电路中ESD保护结构的设计要求.     

CMOS集成电路使用注意事项和电路设计要点

<正> CMOS集成电路具有低功耗、高噪声容限、电源电压范围广、高集成度等等很多其它数字集成电路所没有的特征。相反地,其它集成电路使用上即使没有那样注意的必要,可是对于CMOS集成电路却有很多必须注意的地方。本文所讲的CMOS集成电路是最常用的4000系列。在叙述其特性以及各种基本电路的基础上,对CMOS集成电路使用注意事项点及设计要点作几点     

也谈555集成电路定时器的应用(上)

<正> 本刊1984年第11期介绍了555定时器的10种应用电路,文中引用的皆系双极型模拟集成电路。最近几年国内一些集成电路生产厂家都已推出用CMOS 工艺制作的、在性能上优于双极型同类产品的时基电路,如5G7555/6、CH7555/6等,该电路与美国Intersil公司的ICM7555/6性能、电路形式及管脚排列基本     

CMOS-LED和CMOS-LCD显示组合电路及其应用(上)

<正> 一、组合电路简介CMOS 数字集成电路已经在工业控制及数字式仪表中广泛应用,而计数器、译码器、锁存器等的应用更加广泛。工业控制仪器和仪表的数字化,必须由计数器、寄存器、译码器、驱动电路和数码显示器等组成。为了方便用户,使仪器仪表小型化,把上述各功     

传输门电路简化技术

利用传输门作开关,在数字、模拟电路中均得到广泛应用,单沟道和 CMOS 传输门用在动态电路中构成各种动态电路,使电路大大简化。本文叙述利用传输门简化静态电路,简化组合逻辑的技术,这种传输门电路简化技术,近年来在中、大规模集成电路特别是 CMOS 中、大规模电路中应用越来越多。     

CMOS集成电路故障检测方法

CMOS集成电路具有功耗低、抗干扰性能好、电源电压范围宽等优点,因而在计算机、通信、航空航天、遥测遥控及工业自动控制等各个领域里获得越来越广泛的应用.由于CMOS电路在结构上具有互补对称的独到之处,当电路发生故障时也有其特殊性,有时用经典的逻辑方法难以检测.掌握正确而有效的检测方法,特别是在没有CMOS电路专用测试设备的情况下,对于缩短采用CMOS器件的新产品