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3分钟了解CMOS集成电路的性能特点和注意事项

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本帖最后由 无敌小璐璐 于 2020-4-23 16:06 编辑

目前,数字集成电路按导电类型可分为两种:双极型集成电路(主要为TTL)和单极型集成电路(CMOS、NMOS、PMOS等)。其中,CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级。

1、CMOS集成电路的简介

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是互补金属氧化物半导体,电压控制的一种放大器件,是组成CMOS数字集成电路的基本单元。

金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor)结构的晶体管简称为MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。其中,由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路;由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC(Complementary MOS Integrated CIRcuit)。

2、CMOS集成电路的性能特点

◆ 微直流功耗:CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级。

◆ 高噪声容限:CMOS电路的噪声容限一般在40%电源电压以上。

◆ 宽工作电压范围:CMOS电路的电源电压一般为1.5至18V。

◆ 高逻辑摆幅:CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电压的“1”为VDD,逻辑“0”为VSS。

◆ 高输入阻抗:CMOS电路的输入阻抗大于108Ω,一般可达1010Ω。

◆ 高扇出能力:CMOS电路的扇出能力大于50。

◆ 低输入电容:CMOS电路的输入电容一般不大于5PF。

◆ 宽工作温度范围:陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为-55 0C至125 0C,塑封的CMOS电路为-40 0C至85 0C。

这里需要指出的是,以上所有的输入均有删保护电路,良好的抗辐照特性等。

3、CMOS与TTL的比较

虽然CMOS的发展比TTL要晚一些,但以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了TTL。

下面,通过比较两者之间的性能,大家就知道其原因了。

◆ CMOS是场效应管构成;TTL是双极晶体管构成。

◆ CMOS的逻辑电平范围比较大(5-15V);TTL只能在5V以下工作。

◆ CMOS的高低电平之间相差比较大,且抗干扰性强;TTL相差比较小,且抗干扰能力差。

◆ CMOS功耗较小;TTL功耗较大(1-5mA/门)。

◆ CMOS的工作频率较TTL略低,但高速CMOS速度与TTL差不多。

4、CMOS集成电路的使用注意事项

◆ 由于CMOS电路中电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强,所以不用的管脚不要悬空,一定要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。

◆ 当输入端接低内组的信号源时,要在输入端和信号源之间串联限流电阻,使输入的电流限制在1mA之内。

◆ 当接长信号传输线时,在CMOS电路端接匹配电阻。

◆ 当输入端接大电容时,在输入端和电容之间接保护电阻,电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。

◆ 当CMOS的输入电流超过1mA时,就有可能烧坏CMOS。

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