《CMOS门电路》PPT课件.ppt

2.6 CMOS2.6 CMOS门电路门电路 n n 一、一、CMOSCMOS反相器的工作原理反相器的工作原理 G1 S1 G2 S2 P沟道 增强型 N沟道 增强型 vI=VIL=0时， T1通 T2止 vO=VOHVDD vI=VIH=VDD时， T1止 T2通 vO=VOL0 一、一、CMOSCMOS反相器的工作原理反相器的工作原理 nT1、T2状态互补，故称为互补对称式金属氧化物半导体 电路（CMOS电路） n静态时iD=VDD/(RON+ROFF)很小，故功耗极小。 一、一、CMOSCMOS反相器的工作原理反相器的工作原理 n电压传输特性 BC段： vIVGS(th)N T2通 vIVDD+0.7V时，vG=VDD+0.7V vIIOL，因此负载过大，应加大RL的阻值， 即RLVDD/IOL=5/0.51=9.8(k)，将RL改为10k即可。 (3) Y3不允许这种连接方法，两个门输出状态不一致时，过大的电流 将使门烧毁。 (4) 对于Y4，由于两个门的输出状态总是相同的，因而不会产生象Y3 那样的大电流。两个门并联提高了Y4的驱动能力，比单个门是提 高了一倍。 (5) OC门线与必须外接电阻和电源。 (6) 输入、输出逻辑关系应为 CMOS门电路系列 n(1) 基本的CMOS4000系列 早期的CMOS集成逻辑门产品，工作电源电压范围为318V，由于 具有功耗低、噪声容限大、扇出系数大等优点，已得到普遍使用。 缺点是工作速度较低，平均传输延迟时间为几十ns，最高工作频率 小于5MHz。 n(2) 高速的CMOSHC（HCT）系列 该系列电路主要从制造工艺上作了改进，使其大大提高了工作速度 ，平均传输延迟时间小于10ns，最高工作频率可达50MHz。HC系 列的电源电压范围为26V。HCT系列的主要特点是与TTL器件电压 兼容，它的电源电压范围为4.55.5V。它的输入电压参数为VIH（ min）=2.0V；VIL（max）=0.8V，与TTL完全相同。另外， 74HC/HCT系列与74LS系列的产品，只要最后3位数字相同，则两种 器件的逻辑功能、外形尺寸，引脚排列顺序也完全相同，这样就为 以CMOS产品代替TTL产品提供了方便。 n(3) 先进的CMOSAC（ACT）系列 该系列的工作频率得到了进一步的提高，同时保持了CMOS超低功 耗的特点。其中ACT系列与TTL器件电压兼容，电源电压范围为4.5 5.5V。AC系列的电源电压范围为1.55.5V。AC（ACT）系列的 逻辑功能、引脚排列顺序等都与同型号的HC（HCT）系列完全相同 。 五、改进的五、改进的CMOSCMOS电路电路 n高速CMOS电路 减小器件尺寸 减小G和S、G和D间 的重叠区 通用系列： 54HC/74HC，可与 54LS/74LS互换。 五、改进的五、改进的CMOSCMOS电路电路 nBi-CMOS电路 输出级采用双极型三极管。低功耗、低RO。 下拉电阻有源下拉 六、六、CMOSCMOS电路的正确使用电路的正确使用 n输入电路的静电防护 n不要使用易产生静电高压的化工材料化纤织物包装，最好采 用金属屏蔽层作包装材料。 n组装、调试时，应使电烙铁和其它工具、仪表、工作台台面 等良好接地。操作人员的服装和手套等应选用无静电的原料 制作。 n不用的输入端不应悬空。 (1) 对于与非门及与门，多余输入端应接高电平，比如直接接 电源正端；或通过一个上拉电阻接电源正端；在前级驱动能 力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。 (2) 对于或非门及或门，多余输入端应接低电平，比如直接接 地；也可以与有用的输入端并联使用。 六、六、CMOSCMOS电路的正确使用电路的正确使用 n输入电路的静电防护 措施：加保护电阻RP n输入端接低内阻信号源时。 n输入端接大电容时。 n输入端接长线时。 六、六、CMOSCMOS电路的正确使用电路的正确使用 n锁定效应（可控硅效应）的防护 n双极型寄生三极管效应 六、六、CMOSCMOS电路的正确使用电路的正确使用 n寄生三极管电路中的正反馈 iB1iC1iB2iC2，类似于可控硅的触发原理。 六、六、CMOSCMOS电路的正确使用电路的正确使用 n防止锁定效应的方法： n vI、vO、VDD数值符合规定 n采取防护措施：输入、输出端设置钳位电路输入端加去 耦电路电源开关顺序合理 n在工艺上改进 2.8 TTL2.8 TTL电路与电路与CMOSCMOS电路的接口电路的接口 n用TTL电路驱动CMOS电路 1. 用TTL电路驱动4000系列和74HC系列CMOS电路 驱动门 （74系列） 应满足条件负载门 （4000系列） 是否满足 VOH(min) 2.4V VIH(min) 3.5V 否 VOL(max) 0.4V VIL(max) 1.5V 是 IOH(max) -0.4mA nIIH(max) 0.1A 是 IOL(max) 16mA mIIL(max) -0.110-3mA 是 解决方法 (1) 在TTL电路的输出端与电源之间接入上拉电阻 (2) 在CMOS电路的电源电压较高时，应采用OC门作为驱动门 (3) 使用带电平偏移的CMOS门电路实现电平转换 2. 用TTL电路驱动74HCT系列CMOS门电路 可直接驱动 n用CMOS电路驱动TTL电路 用4000系列驱动74系列TTL电路 (1) 同一封装内的门电路并联使用 (2) CMOS电路的输出端增加一级CMOS驱动器 (3) 使用分立元件的电流放大器实现电流扩展 9月20日作业 P128 16 P129 17,18 $u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x- 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