第五讲数字IC基本单元结构
第5章微电子概论基本IC单元版图设计
MOSIS is a low-cost prototyping and production volume service for VLSI circuit development. Since 1981, MOSIS has fabricated more than 50,000 circuit designs for commercial firms, government agencies, and research and educational institutions around the world.
中一个可能的原因是厚度的不同。 - 用“四探针测试”法探测每方欧姆数值（R=V/I）。 - ic中典型的电阻值： poly栅： 2~3欧姆/方
metal层： 20~100毫欧姆/方（小电阻；良导体） diffusion： 2~200欧姆/方 - 工艺中的任何材料都可以做电阻。 常用的材料有poly和diffusion。 常用电阻器阻值范围： 10~50 欧姆
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PMOS
第三电极阻止寄生的有源导通
20
工艺流程
台湾半导体制造公司（TSMC台积电）的0.35m CMOS工艺。TSMC的0.35m CMOS工艺是MOSIS 1997年以来提供的深亚微米工艺。
TSMC的0.35m沟道尺寸和对应的电源电压、电 路布局图中金属布线层及其性能参数如表5.1所示。
17
基本IC单元版图设计 – 电阻
基本材料的复用:
- pmos/nmos晶体管去掉栅，就可以得到一些我们想要的电阻，这些电阻被 称为“扩散电阻”。对于扩散电阻器版图设计特别需要注意的是作为偏置连接的 第
数字芯片的组成原理与应用
数字芯片的组成原理与应用1. 什么是数字芯片？数字芯片（Digital Chip）是由集成电路技术制造的一种微型电子器件，可在电子设备中进行数字信号的处理和转换。
它由逻辑门、寄存器，存储器等电子元件组成，广泛应用于计算机、通讯设备、消费电子产品等领域。
2. 数字芯片的组成原理数字芯片是通过集成电路技术将传统的离散电路转换为微型化的电子器件。
其主要组成部分包括逻辑门、寄存器和存储器。
2.1 逻辑门逻辑门是数字芯片的基本组成单元，用于执行布尔逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
逻辑门的输入和输出通过电压的高低表示逻辑值0和1，从而实现数字信号的处理。
逻辑门的组成原理是通过集成电路技术将晶体管等电子元件组合在一起。
根据不同的逻辑运算需要，逻辑门的内部电路结构不同。
2.2 寄存器寄存器是一种用于存储数据的数字芯片组件。
它由触发器（Flip-flop）组成，可存储一个或多个比特的数据。
寄存器广泛应用于数据输入输出、状态存储等场景。
寄存器的组成原理是将多个触发器组合在一起，通过时钟信号和控制信号来控制数据的输入、输出和存储。
2.3 存储器存储器是数字芯片中用于存储数据的重要部分。
它可以分为读写存储器和只读存储器两种类型。
读写存储器，如随机存取存储器（RAM），可以随机访问和修改存储的数据。
只读存储器，如只读存储器（ROM），一般用于存储只读数据和程序指令。
存储器的组成原理是通过集成电路技术将存储单元（通常是触发器或存储电容）组合在一起，实现对数据的存储和读取。
3. 数字芯片的应用3.1 计算机数字芯片在计算机中有广泛的应用。
它们包括处理器、缓存存储器、内存控制器等。
这些芯片通过处理和转换数字信号，实现计算机的数据处理功能。
3.2 通讯设备数字芯片在通讯设备中也扮演着重要的角色。
它们用于实现通讯中的信号处理、协议转换和数据压缩等功能。
例如，调制解调器、信号处理器等都采用了数字芯片。
3.3 消费电子产品数字芯片在消费电子产品中的应用越来越广泛。
【大学课件】数字IC基本单元结构
标准输入单元（数字电路）
标准输出单元（数字电路）
静电放电（ESD）保护
模拟电路输入单元
模拟电路输出单元
ppt课件
18
11、通用双向I/0单元
G
• 作为单纯输入电路使用时, G = 1, 外部信号即可从压焊块 PAD经由ESD保护电路和下面的三态门输送到内部接收端 A点。
• 作为输出缓冲电路使用时, G = 0, 内部信号即可从A点经 由上面的三态门输送到压焊块PAD输出。
p67 p57 p47 p37 p27 p17 p16 p15 p14 p13 p12 0 p11 p77 p56 p46 p36 p26 p25 p24 p23 p22
p66 p45 p35 p34 p33 p55 p44
ppt课件
16
1 Port
Ain
D
或非门
C
B
p5(7:6)
平方器的硬件实现
21
封装总图与压焊图(打线图)
6 7 8 9 10 11 5 4 3 13 14 2 15 1
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第五讲 数字IC基本单元结构
ppt课件
1
数字电路的基本库单元
1. 非门、或非门、与非门 2. 与或非门、或与非门 3. 三态门、传输门 4. 多路选择器 5. 异或门、同或门 6. D触发器 7. 锁存器 8. 半加器、全加器 9. 乘法器、平方器 10. 标准输入/输出单元 11. 通用双向I/O单元
ppt课件
A
A7
p57
p67
p47
数字电路不挂科-5-门电路与存储器
A
B
Y
A
B
Y
0V
0V
0V
0
0
0
规定 2.3V 以上为1
0V
3V
2.3V
0V 以下为0
0
1
1
3V
0V
2.3V
1
0
1
3V
3V
2.3V
1
1
1
二二极管⻔门电路路有电平偏移、带负载能力力力差的缺点，所以只适用用于 IC 电路路内部。
数字电路 不挂科 5.（一一）⻔门电路路 3.CMOS集成逻辑⻔门电路路
小小节1 MOS管开关电路路
二极管或门
利利用用二二极管的开关特性，可以设计或⻔门如下图：
数字电路 不挂科 5.（一一）⻔门电路路 2.二二极管⻔门电路路 3.二二极管或⻔门
二极管或门
设 VCC = 5V，加到 A, B 端的VIH = 3V, VIL = 0V ，二二极管导通时VD = 0.7V，则得到输入入输出的关系 如下表所示：
1 高高电平
0 高高电平
低电平 0
正逻辑体制
低电平 1
负逻辑体制
数字电路 不挂科 5.（一一）⻔门电路路 2.二二极管⻔门电路路
小小节1 二二极管的开关特性
二极管门电路 小小节2 二二极管与⻔门
小小节3 二二极管或⻔门
数字电路 不挂科 5.（一一）⻔门电路路 2.二二极管⻔门电路路
小小节1 二二极管的开关特性
CMOS与非门
CMOS 与非非⻔门（两输入入）的电路路如下图所示： VDD
T3
T1
Y
A
T2
B
T4
数字电路 不挂科 5.（一一）⻔门电路路 3.CMOS集成逻辑⻔门电路路 2.CMOS基本逻辑⻔门电路路
LC的硬件组成和结构幻灯片PPT
光电开关可以分为两类：透射型和反射型。透射型是发射器〔光源〕与接收器相对放置，发 射器发射的红外线直接照射到接收器上，当生产线上有物体通过时，将红外线光源切断遮挡住了， 接收器收不到红外光，于是就发出一个信号。
三菱公司的F1系列小型PLc也配有良好的通信接口和支持多 种通信模式。
F1S、 FxlN可以使用扩展板增加通信功能， 使用扩展板增 加通信功能。
输(如油轮、油罐车)、汽车工业(如喷漆车间)、电站发电和配电 等、特殊机械工程(如印刷机械、工业清洗机)。 6.特殊I/O模块
为了增强PLC的功能，扩大PLC的应用范围，PLC厂家 开发了品种繁多的特殊用途I／O模块，包括带有微处理器 的智能I/O模块。 (1)高速计数模块
普通计数器的最高工作频率受PLc扫描时间的限制，只 有几至几百Hz。在工业控制中，有时要求PLC有快速计数 功能，计数脉冲可能来自于旋转编码器、数字码盘、机械 开关或电子开关。
反射型根据红外光反射方式的不同，又分为镜反射〔简称反射型〕和被测物体反射〔简称散射 型〕。反射型与透射型相比，反射型单侧安装，安装和调试简单，并且还可以用于检测半透明的物 体。散射型安装最简单。
〔3〕温度传感器 常用的温度传感器可以分为接触式和非接触式两类。 接触式传感器是使被测对象与温度计的感温元件良好接触，
4.电源部件 电源部件将交流所需要的直流电源，目前大局部PLC采用开关式稳压电源供电。
5.其他外围设备的接口 可配接编程器、计算机、打印机、录音机以及A／D、D／A、串行通信 模块等。
第五讲：AT89C51单片机存储器结构
注意事项：见备注。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
五、MCS-51片外总线构
AB：用来传送片内发送的地址信息的总线。共16位，P0 口提供低8位，P2口提供高8位。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
〈二〉、AT89C51存储器结构（见23页图2-7） 1、从物理上看有四个空间：片内ROM、片外ROM、
片内RAM、片外RAM。 2、从用户角度，即逻辑上看有三个空间：片内外统
一编址的64KBROM（0000H~0FFFFH）、片内 256B的RAM（00H~0FFH）、片外64KB的RAM （0000H~0FFFFH） 。 分别用MOVC、MOV、MOVX 三个不同的指令来 访问这三个不同的空间。因此，三个空间地址可 重叠。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
存储器结构示意图：
n ┇ 2 1 0 D7
存储单元
D0
位
第2章 AT89C51单片机结构和原理
〈三〉分类（按存方式分） 1、随机存取存储器RAM（Radom Access Memory）
可读可写，存取速度快，但掉电信息丢失。常用于存 放需要暂时保存的数据，因此也叫数据存储器。又可分为 动态RAM、静态RAM两种类型。 2、只读存储器ROM（Read Only Memory）
（3）EPROM：紫外线擦除的只读存储器。 （4）EEPROM（E2PROM）：电信号擦除的只读存储器。 （5）Flash ROM：闪速存储器。
第2章 AT89C51单片机结构和原理
〈四〉主要技术指标 1、存储容量：越大越好
激光电源常用数字IC、器件内部原理框图
激光电源维修宝典电子邮箱：lanqy@ 咨询电话：1 目 录前言································································································3 激光电源维修常识····················································································4 后附：激光电源常用数字IC 、器件内部原理框图·························································40 后附：激光电源常用电子元器件········································································ 维修随身工具箱······················································································5 一、YAG 激光电源系列YAG20A(380V)电源、YAG20A(软件调电流380V)电源·····················································7 YAG20A(220V)电源···················································································13 YAG30A 激光电源II HYP5000-02······································································13 YAG 主控箱 HYC/M50-04··············································································17 P20YAG 恒流电源P20YAG-220V-02A ········································································ P20YAG 恒流电源P20YAG-380V-02A ········································································· 二、CO2电源及主控箱系列CO248V50A 激光电源 HCPG100······································································· CO2三维主控箱(M3) HCC3D-A ······································································· CO2S30主控箱 CO2S30-02A ·········································································· CO2-30W 主控箱 HCCD30············································································ CO2-30W 电源箱 HCPC30············································································· CO2三维主控箱 音圈电机通用型-01A ·································································· 三、700A 激光电源系列700A 激光电源 HWP10000············································································ 700A 电源箱 HPP700A0401············································································ 700A 电源箱 HPP700A2007············································································ 四、PPS400V 脉冲激光电源系列PPS400V 脉冲激光电源 HWP3000-03··································································· PPS400电源升级版 HWP3000A ········································································ PPS400电源 HWP3000-01············································································· 五、红外半导体主控箱系列红外半导体主控箱 DP-R50············································································ 红外半导体主控箱 HDP50············································································· 红外半导体主控箱 HDP50L-03-Y24····································································· 红外半导体主控箱 HDP50L-02········································································· 红外半导体激光器主控箱 D50R ········································································ 半导体主控箱 DP-R50················································································ 半导体主控箱 YAG/D50S ·············································································· 五、主控箱系列主控箱 EP12-05A ··················································································· 主控箱 EP12-05B ··················································································· 主控箱 EP12-05C ··················································································· 主控箱 DP-HR50-04A ·············································································· 主控箱 DP-HR50-04B ·············································································· 主控箱 DP-HR50-04C ·············································································· 主控箱 DP-HR50L-04A ·············································································· 主控箱DP-HR50L-04B ··············································································激光电源维修宝典 电子邮箱：lanqy@ 咨询电话：2 主控箱 EP-25-01A ··················································································· 主控箱EP-25-01B ···················································································六、DP-R50主控箱系列DP-R50主控箱 DPR50-RSL27-A ·········································································· DP-R50L 主控箱 DPR50L-RSL27-A ···································································· DP-R75主控箱 DPR75-RSL27-A ··········································································DP-R75L 主控箱 DPR75L-RSL27-A ····································································七、光纤机系列YLP-F10主控箱 YLP-F10-04A ··········································································激光电源维修宝典电子邮箱：lanqy@ 咨询电话：3 前 言本资料涉及YAG 、CO2、红外半导体、光纤焊接机、W150焊接机、W50点焊机等激光电源、电子技术、电源电路维修等，实战维修实例经验，技术全面，资料收集面广，故障描述更真实，故障排除更清楚，图文并茂，通俗易懂。
单片机芯片的结构及原理ppt课件
．ov——溢出标志位 主要反映带符号数运算的结果是否正确。带符号加减运算
中，超出了累加器A所能表示的符号数有效范围(一128—— 127)时，即产生溢出，ov＝l。表明运算结果错误。如果 ov=0，表明运算结果正确，即无溢出产生。
执行加法指令ADD时，当位6向位7进位，而位7不向c进 位时ov＝1；或者位6不向位7进位，而位7向c进位时，同样 ov＝1。
累加器ACC（简称为A）为一个8位的寄存器，它是CPU中使用最 频繁的寄存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器 ACC，运算结果也通常送回累加器ACC。
8
寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在乘 法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数，运 算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前， 累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。
31
(4) 程序状态字PSW （8位）：程序状态字是一
个8位寄存器，用于存放程序运行的状态信息，这个寄存 器的一些位可
由软件设置，有些位则由硬件运行时根据指令执行结 果自动设置。功能说明如表所示。
位 序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符号 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
．cY或c7——进位标志位 cY有两个功能，一是存放执行某些算数运算时，存放进位标
志，可被硬件或软件置位或清零；一是在位操作中作累加位使用， 在位传送、位与、位或等位操作中都要使用进位标志。
当进行字节的加法(或减法)运算时，cY作为进位(或借位)标志 位。如果运算结果的最高位(D7)有进位(或借位)时，cY育l，反 之则为o。在进行布尔运算时，cY作为“位累加器”使用。运算 前应存放一位操作数，运算后自动存放运算结果。
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p71 p61 p51 p41 p31 p21 p11
p72 p62 p52 p42 p32 p22 p12
p73 p63 p53 p43 p33 p23 p13
p74 p64 p54 p44 p34 p24 p14
p75 p65 p55 p45 p35 p25 p15 p76 p66 p56 p46 p36 p26 p16
5、异或门、同或门
异或门真值表Z =XY+XY
X
Y
Z
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
同或门真值表Z =XY+XY
可简化成6个管子
X
Y
Z
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
2020/11/15
浙大微电子
8/23
XOR2版图
2020/11/15
浙大微电子
9/23
不 带 置 位 复 位 端
带 置 位 复 位 端
2020/11/15
第五讲 数字IC基本单元结构
韩雁 2013.3
数字电路的基本库单元
1. 非门、或非门、与非门 2. 与或非门、或与非门 3. 三态门、传输门 4. 多路选择器 5. 异或门、同或门 6. D触发器 7. 锁存器 8. 半加器、全加器 9. 乘法器、平方器 10. 标准输入/输出单元 11. 通用双向I/O单元
部分积（每行）
p77 p67 p57 p47 p37 p27 p17
P14 P13 P12 P11 P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1
2020/11/15
浙大微电子
15/23
9.2 、平方器
p77 : p67 p57 p47 p37 p27 p17 p16 p15 p14 p13 p12 : p11 : p76 p75 p74 p73 p72 p71 p61 p51 p41 p31 p21 : p66:p56 p46 p36 p26 p25 p24 p23:p22 :p65 p64 p63 p62 p52 p42 p32: p55:p45 p35 p34:p33 :p54 p53 p43: p44
FA
FA
P9
p45
p36
A7 A6
FA
FA
p27 p35
FA
A5
P8
FA
FA
p26
p17
HA
p34
p1(7:2)
P7Leabharlann A4FAFA
HA
p25
p16
P6
p24
p15
2
浙大微电子
3
FA
HA
P5
A3
FA
HA
p23
p14
P4 p13
HA
P3
A2
p12
HA
P2
4 D
B
GND Pout
Port
17/23
A
P1
A1
2020/11/15
S = A B C0
= (A B) C0 + (A B) C0
当A B = 1时, (A B) = 0,
S = C0, 也就是说S选择了C0
当A B = 0时, (A B) = 1,
S = C0 , 也就是说S选择了C0
缓 因此只要用一个二选一电路,
冲 与
将A B和A B作为控制端,
C
10、标准输入/输出单元
标准输入单元（数字电路）
标准输出单元（数字电路）
静电放电（ESD）保护
模拟电路输入单元
模拟电路输出单元
2020/11/15
浙大微电子
18/23
11、通用双向I/0单元
G
• 作为单纯输入电路使用时, G = 1, 外部信号即可从压焊块 PAD经由ESD保护电路和下面的三态门输送到内部接收 端A点。
2020/11/15
浙大微电子
2/23
1、非门、或非门、与非门
F= ABCD
2020/11/15
浙大微电子
3/23
2、与或非门、或与非门
与或非电路 F AB C AB C 或与非电路 F ( A B)C ( A B)C
2020/11/15
浙大微电子
4/23
3、三态门、传输门
A
F
隔 离
让S在C0与C0之间选择即可。
浙大微电子
13/23
全加器电路图（进位C1）
2020/11/15
C1 = AC0 + BC0 + AB 当控制端(A B) = 1 时, 要么A = B = 0, 此时C1 = 0 = A 要么A = B = 1, 此时C1 = 1 = A 也就是说在(A B) = 1的情况下
C1选择了A 当A B = 1 时,A B, C1 = C0 也就是说在A B = 1的情况下,
C1选择了C0 即:将A B和A B作为控制端 让C1在A与C0之间选择即可。
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14/23
9.1、乘法器
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 × B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1
• 作为输出缓冲电路使用时, G = 0, 内部信号即可从A点经 由上面的三态门输送到压焊块PAD输出。
• 作为双向I/O电路使用时, 只要在不同的时刻, G在0与1之 间切换, A端就既可以向外传送数据, 也可以向内接收数据。
2020/11/15
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19/23
标准I/O库单元版图
Buffer ESD
2020/11/15
p67 p57 p47 p37 p27 p17 p16 p15 p14 p13 p12 0 p11 p77 p56 p46 p36 p26 p25 p24 p23 p22
p66 p45 p35 p34 p33 p55 p44
2020/11/15
浙大微电子
16/23
1 Port
Ain
D
或非门
C
B
2020/11/15
A
平方器的硬件实现
A7
p57
p67
p47
A6
p56 p46
p37
p27
A5
P14
p45
p36
p26
A4
p5(7:6)
P13
p35
p25
p17
A3
p4(7:5)
FA
P12 p57
p34
p24
p16
A2
p23
p15
A1
FA
P11
p47
p14
p3(7:4)
FA
FA
p56
p13
P10
p46
p37
p12
p2(7:3)
6、D触发器（DFF）
浙大微电子
10/23
7、锁存器
2020/11/15
浙大微电子
11/23
8、半加器、全加器
半加器逻辑功能：
S=AB C1 = AB
全加器逻辑功能：
S = A B C0 C1 = AC0 + BC0 + AB
2020/11/15
浙大微电子
12/23
全加器电路图（本位和S）
E
提问：三态同相门如何搭建？
2020/11/15
浙大微电子
5/23
4、多路选择器
当条件T成立时, 输出A路信号 当条件T不成立时, 输出B路信号
逻辑功能：Z = (T & A ) | (! T & B )
2020/11/15
浙大微电子
6/23
MUX2HD1X
2020/11/15
浙大微电子
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