基本電學介紹
一、基本觀念: 並非所有系統天生上均以數位形式來處理或顯現，在我們日常生活中，很多計算或控; 制系統以類比的形式來處理。諸如，計算時間的類比式時鐘或手錶、量測體溫用的水銀; 溫度計、量取長度用的計算尺或皮尺、量體重用的傳統式彈簧磅秤，及計算用的電子類; 比計算機等等，均是以連續形式處理或顯現的類比裝置。電子電路可分成類比電路; （Analog Circuit）及數位電路（Digital Circuit）。若單位時間內為連續之信號，且可以連; 續變化表示出來的，稱為類比電路。反之，若單位時間內不為連續性之信號，且不可以; 連續變化表示出來的（只能用數字表示），稱為數位電路。; 數位電路是用來執行邏輯運算，從基本上說，它是一種“開關電路”，是由許多開關; 裝置所構成，這些開關可以是我們家裡所用的機械式開關，也可以是電磁式的繼電器，; 或者是一些電子式的半導體裝置。不論是何種式的開關，其動作永遠只有兩種狀態，不; 是開（ON）就是關（OFF），不是低電位就是高電位，或者對電晶體而言不是在飽和區; 就是在截止區。這兩種動作狀態正可用來表示二進位數位系統的0與1，而數位電路所執; 行的邏輯運算就是利用這些0與1的種種組合運算所構成，所以數位電路通常只在0與1兩; 種情況下動作，同時這也是數位電路與類比電路最大不同之處。; 類比電路所測出的未必是精確值，因為它除了測量本身的誤差外，還有實際應; 用時的種種誤差存在，所以在我們的日常生活中，與工業上自動化控制裝置及設備等，; 其類比電路均有慢慢被數位電路所取代的驅勢，包括時間、溫度、距離、重量、計算等; 等，市面上均可輕易的買到以數位電路做成的產品或裝置。例如：數位的電子錶、數位; 的電子溫度計、數位的電子磅秤、數位的電子計算機，以及目前最熱門的各式各樣之微; 處理機、介面、電腦產品等均是。; 回基本電學介紹
二、積體電路介紹: 所謂積體電路（integrated circuit，簡稱IC）就是將電晶體、二極體、電阻、電容等電子; 元件，用微電子的技術將其做在一片長寬約為半公分以內的晶片上，其特點是：體積小; 、功能多、可靠性高、價錢便宜、使用方便，因此，現今所有電子電路，都儘量採用積; 體電路。; 積體電路根據使用的趨向，約可分為消耗性的積體電路以及工業性的積體電路。所謂消; 耗性的積體電路，是指一般用在家庭即與日常生活有關的電器用品，如電視遊樂器、電; 視機、電子錶、電子鐘、音響等的積體電路。此種積體電路的特性是：講求功能的標新; 立異，因此其產品是變化多端；而工業用的積體電路，除了講求功能外，還要可靠性及; 標準化，即希望每家工廠所做的積體電路，能互相替用。在工業用的積體電路，又大概; 可分為線性積體電路及數位積體電路。所謂線性積體電路，一般最常見的就是運算放大; 器（operational Amp）及鎖相迴路（ hase-locked-loop）；至於數位積體電路，大家最熟; 悉的就是微處理機、各種閘電路及計數器等。在此，我們僅介紹數位積體電路。

回基本電學介紹
三、數位（邏輯）積體電路介紹: 我們設計一數位系統，最主要的構成要素就是積體電路，積體電路的種類非常多，例如; 對於各種積體電路的特性，必須徹底瞭解，因為各種族、類之間的連結由於電壓和電流之; 間高低大小的不同，在連結上需考慮許多因素，以避免問題電路發生。至於我們經常聽到; 積體電路分為SSI、MSI、LSI、VLSI...，這些名詞的一般分法則是根據 " 閘 " 的功能來分，; 如一個積體電路具有10個以內閘電路的功能，就叫 SSI；具有10～100個閘功能的就叫; MSI...。; 在數位式的積體電路中，又有所謂的組合電路（combinational circuit）及循序電路; （sequential circuit），此兩者的主要分別在於後者具有記憶體（ memory）特性而前者無，; 換句話說，組合電路的輸出只受當時輸入的影響，而循序電路的輸出結果與輸入前的狀態; 有關。; 基本的組合電路（閘電路），包括AND、OR、NOT、NAND、NOR、EX-OR閘，更複雜的; 則加上解碼器（decoder）、編碼器（encoder）、多工器（multiplexer，簡稱 MUX）、解多; 工器（demultiplexer）、算數邏輯單元（ALU）等；而基本的循序電路為正反器（flip-flop，; 簡稱F-F），包括SR-FF，D-FF，T-FF，JK-FF。更複雜的循序電路有計數器（counter）、閂; 鎖器（latch）等。而將組合電路及循序電路結合在一起的則是微處理器（micro-processor）; 。; 回基本電學介紹
四、CMOS族的電路特性: MOS族的種類繁多，如CMOS、NMOS、HMOS、DMOS及VMOS等，CMOS一般使用在; SSI及MSI 製造，一般公司使用NMOS製作LSI，至於PMOS的速度慢、較不密集，以漸漸被; NMOS取代。而 HMOS、DMOS、VMOS是使用在LSI的製造及其他特殊產品，如大功率; 的元件上，至於一般積體電路中的SSI和MSI，還是以CMOS製造技術用的最多。; 回基本電學介紹
五、TTL族的特性: 在積體電路裡，歷史最悠久，功能、種類最多的，就是TTL。TTL的編號固然很多，如; Motorola之3000、4000系統，Signetics之8000系統，Fairchild之9300系統，不過一般還是以; 74/54開頭的編號最為普遍。74編號為民用規格，54編號為軍用規格。不管是74或54編號，; TTL族又可分為五類：; TTL是雙極性的電晶體所構成，而雙極性電晶體是電流型式，因此，上列五種TTL 電路在; 使用時，只是電流與速度的不同，在電壓的邏輯階層完全一致。; 回基本電學介紹
六、各系統TTL的特性: 回基本電學介紹
七、積體電路外觀: 當我們拿到一個積體電路，首先注意到的是它上面的記號及外形封裝。上面的記號包; 括：製造日期、廠家商標、積體電路編號等等；至於積體電路最常見的封裝，構造分; 為：; 晶片型封裝（chip package）：所謂晶片型封裝就是積體電路的晶片不用塑膠、金屬、陶; 瓷等封裝，其引出的接腳亦很短，所佔空間很小，最主要; 的用處是裝在很小的電路裡，如電子錶內的積體電路，即; 為最常見的例子。; 扁平型封裝（flap package）：此種封裝的特點是非常的薄，因此大多用在非常薄的空間; 裡。; 並排型封裝（dual-in-line package）：此為工業上用的最多的一種。原因在於，其加工容; 易、構造結實。此類型的材料，有的用塑膠、有的用陶瓷; 。陶瓷封裝者，用在需耐高溫的電路，而塑膠封裝則用在; 一般電路。我們的實驗課程，就是以此插電路板。此積體; 電路封裝的外接接腳，對稱分為兩排在封裝的兩邊，因此; 被稱為並排型封裝。其接腳編號的順序是以缺口向左，逆; 時針方向做計算。習慣上以腳 " 1 "開始那排的最後一隻腳; 為接地線（GND），而最後一隻腳為電源線（Vcc）。; 插入型封裝（plug-in package）：此種類型的外殼，一般都是用金屬做成，因此免除電磁; 波干涉的性能最好。通常用在需具有最高品質的電路，其; 價格亦較昂貴。; 回基本電學介紹
八、名詞介紹: 下面我們將介紹幾個在IC資料手冊中常見的名詞：; 扇出（Fan-out）：一個邏輯閘在正常工作下，其輸出端可接的同族系IC任何閘的數目，; 稱為此閘的扇出數。簡單的說，其所能推動同種類的次級閘之數目就; 稱為扇出。; 扇入（Fan-in）：一個邏輯閘其輸入端所擁有的數目稱為扇入。耗電率（Power dissipated; ）：IC內所包含的每個閘，操作時所需消耗掉的電力，通常以毫瓦（; mw）為單位。; 速度（Speed）：或傳輸延遲（Propagation Delay）：所謂速度，係指邏輯閘之交換速度; （SitchingSpeed）。傳輸延遲的大小，即表示交換速度的快慢。當信號從; 一個閘通過時需要一段時間，這段時間就稱為傳輸延遲時間。但對數位; 線路而言，其傳輸延遲時間並不為所有閘的延遲時間之和，而是等於一; 個閘的延遲時間乘上級數。; 雜訊免除力（Noise Immunity）：亦有稱為雜訊邊限（Noise Margin）或雜訊容度等名稱，; 係指一邏輯電路的輸出邊際電壓與輸入邊際電壓之間的差值。拉上; （Pull-up）電阻：或稱為提上電阻或拉高電阻。在數位電路中，有些邏; 輯閘的輸入端沒有用到，這些沒有用到的輸入端，若不給予妥善的處理; ，則電路有時會出現一些錯誤的動作結果，所以必須在沒用到的輸入端; 串上一個1K的電阻接到 Vcc上，此種方法所接的電阻即稱為拉上電阻。; 史密特觸發閘（Schmitt Trigger Gates）：與一般電路不同的是，其具有特殊的輸入特性，; 是極為重要的轉換電路，常被廣泛應用於電壓比較器。; 回基本電學介紹

族	行進延遲時間(ns)	閘之消耗功率(mW)	最大頻率(Mhz)
正規TTL	10	10	35
高功率TTL	6	22	50
低功率TTL	33	1	3
肖特基TTL	3	125	3
低功率肖特基TTL	10	2	45

族	﹣55℃～ ﹢125℃	0℃ ～ 70℃
正規TTL	54 系列	74 系列
高功率TTL	54H 系列	74H 系列
低功率TTL	54L 系列	74L 系列
肖特基TTL	54S 系列	74S 系列
低功率肖特基TTL	54LS 系列	74LS 系列

族	速度	功率	速度/功率
正規TTL	1	1	1
高功率TTL	2	2	1
低功率TTL	1/10	1/10	1
肖特基TTL	3.5	2	1.75
低功率肖特基TTL	1	1/5	5