集成电路设计原理 双极型逻辑集成电路PDF电子书下载

目录 1

第一章 双极型逻辑集成电路版图设计基础 1

第一节 逻辑集成电路版图的简单介绍 1

1-1-1逻辑集成电路的工艺特点 1

1-1-2逻辑集成电路版图设计原则 3

第二节 逻辑集成电路中的晶体管 7

1-2-1晶体管的图形设计 7

1-2-2晶体管的击穿电压 8

1-2-3晶体管的最大工作电流 10

1-2-4集电极串联电阻和饱和压降 11

1-2-5晶体管的寄生电容和寄生n-p-n效应 13

1-2-6晶体管的频率特性和开关速度 16

第三节 逻辑集成电路中的二极管 18

1-3-1二极管的直流特性 18

1-3-2二极管的寄生效应 23

1-3-3二极管的电荷存贮效应 24

1-3-4六种二极管性能的比较和讨论 26

第四节 逻辑集成电路中的电阻器 26

1-4-1硼扩散电阻器 27

1-4-2其他电阻器 33

第五节 逻辑集成电路的封装和布线 35

1-5-1封装和压焊的简单介绍 36

1-5-2和封装有关的版图设计问题 37

2-1-1基本逻辑门电路 39

第二章 集成逻辑门电路工作原理 39

第一节 逻辑门电路介绍 39

2-1-2常用逻辑门及其相互关系 40

第二节 二极管－晶体管（DTL）门电路原理 43

2-2-1DTL门电路的工作原理 43

2-2-2DTL门电路的特性参数 48

2-2-3DTL门电路的逻辑扩展 50

2-2-4DTL门电路的改进形式 51

2-2-5高阈值逻辑（HTL）门电路 53

第三节 晶体管－晶体管逻辑（TTL）门电路原理 54

2-3-1TTL门电路的工作原理 54

2-3-2典型的TTL与非门 57

3-1-1TTL门电路开态和关态的工作特性 59

第三章 晶体管－晶体管逻辑（TTL）门电路 59

第一节 TTL门电路静态特性 59

3-1-2TTL电路的电压传输特性 63

3-1-3TTL门电路静态特性参数及测试 68

第二节 TTL门电路瞬态特性 73

3-2-1TTL门电路瞬态分析的特点 73

3-2-2关态到开态的瞬态过程分析 76

3-2-3从开态到关态的瞬态过程 88

3-2-4平均延迟时间及其测试 95

3-2-5瞬态功耗 97

第三节 TTL门电路的几种改进形式 98

3-3-1有源泄放TTL电路 99

3-3-2抗饱和TTL电路 105

3-3-3三状态逻辑TTL电路 109

3-3-4直接耦合TTL电路 111

第四节 TTL门电路的逻辑扩展 113

3-4-1“与”扩展器和“与或”扩展器 114

3-4-2或非门、或门和与门 116

3-4-3异或门和异或非门 118

第五节 TTL门电路中的噪声 121

3-5-1TTL电路中噪声的来源 121

3-5-2传输线工作的基本原理 122

3-5-3TTL电路中传输线的信号反射引起的干扰 130

3-5-4TTL电路中脉冲电流引起的噪声 139

3-5-5TTL电路中传输线之间的串扰 141

3-5-6驱动长距离传输线的专用电路 142

第六节 TTL门电路版图设计 148

3-6-1特殊元件设计 148

3-6-2其他元件的设计 154

3-6-3工艺条件的设计 157

3-6-4TTL电路版图设计实例 158

第四章 发射极耦合逻辑（ECL）门电路 160

第一节 ECL门电路的工作原理 160

4-1-1实现“或”（“或非”）功能基本门的工作原理 160

4-1-2典型ECL门电路工作原理 162

4-2-1电压传输特性 163

第二节 ECL门电路的静态特性 163

4-2-2主要直流参数 165

4-2-3参考电源及温度特性 168

第三节 ECL电路的瞬态特性 170

4-3-1门的平均延迟时间 170

4-3-2射极跟随器的平均延迟时间 176

第四节 ECL电路的改进形式 179

4-4-1全补偿的ECL门电路 179

4-4-2E2CL电路 183

4-4-3EFL电路 185

第五节 ECL门电路的逻辑扩展和ECL串级门 187

4-5-1ECL门电路的逻辑扩展 187

4-5-2ECL串级门 189

第六节 接口转换门 192

4-6-1ECL电路到TTL电路的接口转换门 192

4-6-2TTL电路到ECL电路的接口转换门 193

第七节 ECL门电路版图设计实例 194

第五章 双极型集成触发器 196

第一节 触发器的基本形式及其逻辑功能 196

5-1-1触发器的基本形式——闩锁触发器 196

5-1-2具有时钟控制的闩锁触发器 198

5-1-3触发器的几种逻辑功能 200

第二节 维持－阻塞触发器 202

5-2-1维持－阻塞方法克服触发器空翻的工作原理 202

5-2-2维持－阻塞触发器电路介绍 207

第三节 主从触发器 210

5-3-1主从触发器的工作方式 210

5-3-2集成主从J-K触发器电路介绍 212

第四节 边沿触发器 218

5-4-1触发器的脉冲工作特性 219

5-4-2边沿触发器电路介绍 223

第五节 ECL集成触发器 228

5-5-1ECL闩锁触发器 229

5-5-2边沿灵敏的ECL主从触发器 232

第六节 集成触发器的版图设计 236

5-7-1静态参数及测试方法 239

第七节 集成触发器的参数和测试 239

5-7-2瞬态参数及测试方法 240

第六章 双极型集成逻辑功能器件 243

第一节 全加器 243

6-1-全加器的逻辑设计和线路分析 243

6-1-2全加器的进位方式 251

6-1-3全减器和全加／减器的逻辑设计 257

6-1-4二—十进制全加器 259

第二节 译码器、编码器和数据选择器 265

6-2-1二进制译码器 265

6-2-2二—十进制译码器 271

6-2-3编码器 283

6-2-4数据选择器 289

第三节 数码转换器、比较器和校验器 293

6-3-1原码－反码转换器和原码-补码转换器 293

6-3-2二进制数码与二—十进制数码转换器 298

6-3-3数码比较器 308

6-3-4数码校验器 314

第四节 算术／逻辑运算器 316

6-4-1第一种算术／逻辑运算器 317

6-4-2第二种算术／逻辑运算器 332

6-4-3超前进位发生器 339

第五节 寄存器和移位寄存器 342

6-5-1数码寄存器 343

6-5-2移位寄存器 344

第六节 计数器和分频器 351

6-6-1二进制计数器 351

6-6-2十进制计数器 355

6-6-3可逆计数器 362

6-6-4任意计数分频器 370

第七节 脉冲顺序分配器 373

6-7-1移位寄存器型脉冲顺序分配器 373

6-7-2计数译码型脉冲顺序分配器 377

第八节 逻辑功能器件的版图设计 379

第九节 逻辑功能器件的测试 382

第一节 随机存贮器 389

7-1-1随机存贮器工作原理和工作方式 389

第七章 存贮器 389

7-1-2各种存贮单元的工作原理和分析比较 394

7-1-3随机存贮器线路分析 397

第二节 唯读存贮器（ROM） 405

7-2-1唯读存贮器工作原理和工作方式 406

7-2-2唯读存贮器线路分析 407

第三节 提高集成度的工艺措施及版图设计 410

7-3-1提高集成度的工艺措施 410

7-3-2采用等平面隔离工艺的版图设计 413

第四节 随机存贮器的测试 417

7-4-1功能测试方法 417

7-4-2功能测试程序 420

第八章 集成注入逻辑（I2L）电路 424

第一节 I2L电路的概述 424

8-1-1I2L电路的由来和发展 424

8-1-2I2L基本门的结构和特点 426

8-1-3I2L基本门的开关过程 427

8-1-4I2L电路的优缺点和发展动态 429

第二节 I2L电路的静态分析 431

8-2-1I2L基本门的物理模型和工作状态 431

8-2-2I2L多集电极基本门 436

8-2-3I2L门电路的转换特性及直流参数 445

第三节 I2L基本门的瞬态分析 452

8-3-1大电流近似的瞬态过程 453

8-3-2小电流近似的瞬态过程 458

8-4-1逻辑设计的特点与方法 460

第四节 I2L电路的逻辑组合和线路分析 460

8-4-2功能部件的逻辑结构和线路形式 467

第五节 I2L接口电路 476

8-5-1输入接口电路 476

8-5-2输出接口电路 477

第六节 I2L电路的工艺和版图设计 480

8-6-1 I2L电路的工艺结构和要求 480

8-6-2版图设计中的几个问题 483

第七节 I2L电路的改进和发展 486

8-7-1自对准I2L（S2L）电路 487

8-7-2采用离子注入掺杂工艺的I2L电路 488

8-7-4肖特基I2L电路 489

8-7-3等平面隔离I2L（I3L）电路 489

8-7-5上扩散I2L电路 491

8-7-6衬底馈电逻辑（SFL）电路 491

附录 493

附录Ⅰ 双极型半导体集成电路版图绘制方法摘要 493

附录Ⅱ 晶体管单位发射区有效周长的最大工作电流 493

附录Ⅲ 二进数码运算介绍 496

附录Ⅳ 逻辑代数基础 500

附录Ⅴ 肖特基二极管（SBD）的工作原理 509

附录Ⅵ 晶体管的非线性方程式（埃伯斯－莫尔方程） 513

本书主要参数符号表 518

本书主要图形符号表 520