CMOS逻辑IC基础知识：系统认识CMOS逻辑IC

在前几期的芝识课堂中，我们跟大家一起学习了电机工作相关的知识，相信你已经能够快速掌握电机开发和应用的基本技巧。而在实际开发中，我们已经知道控制电机需要输入信号，而这个信号的产生源于一个特别的单元——逻辑IC。当然，除了用于电机控制应用外，逻辑IC是绝大部分电子系统中必不可少的半导体器件。东芝作为逻辑IC产品的制造者，依靠质量可靠、性能出众、尺寸小巧、产品线丰富等特点，成为众多设计者的首选。今天的芝识课堂就带大家一起来认识一下CMOS逻辑IC的基本知识。

逻辑IC，顾名思义是一种对一个或多个数字输入信号（由1和0或H和L表示）执行基本逻辑运算以产生数字输出信号的半导体器件。在实际应用中，连接或断开模拟信号传导路径的模拟开关也被归类为逻辑IC。逻辑IC用于连接不同的LSI芯片和电路板。它们还用于对逻辑电路进行微小的修改和调整，例如增加信号驱动能力（即缓冲信号）、塑造信号波形、调整信号输出时序以及对系统进行较小的更改。由于绝大部分电路都是由二进制数字表示，因此逻辑IC中的逻辑运算也有比较简单的规律可循，下图就是一种典型的逻辑运算的示例。

过去，CMOS逻辑IC在实现主要系统功能方面发挥了重要作用。但是现在外围部件被集成到LSI芯片中，促进了功能实现并缩小了电气和电子应用的规模。即便如此，CMOS逻辑IC的地位仍不可撼动，因为它们是连接不同LSI芯片和电路板的粘合逻辑。在消费电子、家用电器、娱乐设备、服务器、办公设备等方面，CMOS逻辑IC依然拥有庞大的市场应用空间。

标准逻辑IC的设定：

由于逻辑IC的功能比较直接和用途非常广泛，因此不同制造商依照基本逻辑门制定了行业标准IC的规则，使得各家的IC在功能和引脚上均兼容，这些IC就被称为标准逻辑IC。除了一些小封装之外，不同制造商的标准逻辑IC都采用引脚兼容的封装。因此，具有相同功能编号的标准逻辑IC具有相同的功能和引脚分配，用户根据编号就可以了解每个引脚的具体功能，下图展示了标注不同功能编号的功能名称以及可以实现的逻辑输出功能。

标准逻辑IC的类型：

标准逻辑IC根据其结构（即使用的制造工艺）分为以下具有不同电气特性的类型。其中最为常用的就是兼具低功耗和低成本特点的CMOS逻辑IC。

TTL（晶体管-晶体管逻辑）

最初被广泛用作标准逻辑IC的双极逻辑

相比CMOS逻辑IC，能够提供更高的电流驱动能力和运行速度，但消耗更多的功率

CMOS逻辑（CMOS：互补MOSFET）

结合p沟道和n沟道MOSFET，实现比TTL更低的功耗

最初比TTL慢，但由于精细的晶圆制造工艺，现在能够拥有比TTL更高的运行速度

BiCMOS逻辑（双极CMOS）

输入级和逻辑电路采用CMOS工艺以降低功耗，输出级采用双极晶体管以提高电流驱动能力

MOS双极组合制造工艺复杂，成本高

在标准逻辑IC的几个分类中，CMOS逻辑IC由于功耗和成本以及复杂度的平衡性最好，是实际应用中最常用的一种，我们后面会详细介绍CMOS逻辑IC的更多具体知识。

审核编辑：汤梓红