sd41CMOS系列器件2ppt课件

1、2022-5-312022-5-32MOS门电路：以MOS管作为开关元件构成的门电路。 MOS门电路，尤其是CMOS门电路具有制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点，得到了十分迅速的发展。CMOS CMOS 门电路门电路3CMOSCMOS逻辑门器件有以下系列：逻辑门器件有以下系列： 4000 4000系列系列_基本的基本的CMOSCMOS 74HC 74HC系列系列_高速的高速的CMOS CMOS 74HCT 74HCT系列系列_与与TTLTTL兼容的高速兼容的高速CMOSCMOS AC AC与与ACTACT先进先进CMOSCMOS系列与其和系列与其和TTLTTL兼容兼容

2、 系列）系列） FC FC与与FCTFCTFast CMOSFast CMOS系列与其和系列与其和TTLTTL兼容兼容 系列）系列） BiCMOS BiCMOS系列系列_与与TTLTTL结合的高速结合的高速CMOSCMOSCMOSCMOS逻辑门系列逻辑门系列2022-5-34几种几种CMOS CMOS 系列电路输入输出电压值系列电路输入输出电压值4000B74HC74HCT74LVC74AUC(VDD=5V) (VDD=5V) (VDD=5V) (VDD=3.3V)(VDD=1.8V)V IL(max)(V)1.671.50.80.80.63V IH(min) (V)3.333.52.02.0

3、1.2V OL(max) (V)0.050.330.330.20.2V OH(min) (V)4.953.843.843.11.7V NH (V)1.621.42.91.10.5V NL (V)1.621.40.70.60.432022-5-35CMOS反相器 MOS管有NMOS管和PMOS管两种。 当NMOS管和PMOS管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为CMOS管(意为互补)。MOS管有增强型和耗尽型两种。 在数字电路中，多采用增强型。2022-5-36图3-c-04 NMOS管的电路符号及转移特性 (a) 电路符号 （b转移特性D接正电源截止导通导通电阻相当小导通电阻相当小 （1

4、NMOS管的开关特性 2022-5-37图3-c-05 PMOS管的电路符号及转移特性 (a) 电路符号 （b转移特性D接负电源 （2PMOS管的开关特性 导通导通电阻相当小导通电阻相当小截止2022-5-38图3-c-06 CMOS反相器 PMOS管负载管NMOS管驱动管 开启电压开启电压|UTP|=UTN。 2CMOS反相器的工作原理 （1基本电路结构MOS管的基本开关电路控控制制的的开开关关。间间相相当当于于一一个个受受管管导导通通当当截截止止当当则则：只只要要IOLOGSIHIDDOHOGSILIOFFDONONOFFVSDMOSVVT)th(VVVVVVT)th(VVV,RRRKR,

5、R 01109图3-c-07开关等效电路图3-c-082022-5-311（2工作原理图3-c-9 CMOS反相器 UIL=0V截止导通UOHVDD当uI= UIL=0V时，VTN截止，VTP导通， uO = UOHVDD 2022-5-312图3-c-10 CMOS反相器 UIH= VDD截止UOL 0V当uI =UIH = VDD ，VTN导通，VTP截止， uO =UOL0V导通CMOS门电路Complementary） CMOSCMOS反相器及工作原理反相器及工作原理P)th(GSN)th(GSVV 图3-c-112022-5-314 （3逻辑功能实现反相器功能非逻辑）。 （4工作特点

6、VTP和VTN总是一管导通而另一管截止，流过VTP和VTN的静态电流极小纳安数量级），因而CMOS反相器的静态功耗极小。 这是CMOS电路最突出的优点之一。2022-5-315图3-c-10 CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性 3电压传输特性和电流传输特性ABAB段：截止区段：截止区iDiD为为0 0BC段：转折区阈值电压UTHVDD/2转折区中点：电流最大CMOSCMOS反相器反相器在使用时应尽在使用时应尽量避免长期工量避免长期工作在作在BCBC段。段。CDCD段：导通区段：导通区电压、电流传输特性DDODDIP)TH(GSDDIN)TH(GSOLOP)TH(GSDDIDDOHON)

7、TH(GSIVVVVT,TT,TVVVVBCVVTTVVVCDVVVTTVVAB2121021211221 时，时，参数完全对称，参数完全对称，若若同时导通同时导通段：段：截止截止导通，导通，段：段：截止截止导通，导通，段：段：图3-c-12输入噪声容限称称为为输输入入噪噪声声容容限限，允允许许输输入入的的变变化化范范围围在在输输出出变变化化允允许许范范围围内内基基本本不不变变；的的一一定定范范围围内内，和和偏偏离离在在OILIHIVVVV(max)OL(max)ILNL(min)IH(min)OHNHVVVVVV 图3-c-17输入噪声容限 结论：可以通过提高结论：可以通过提高VDDVDD来

8、提高噪声容限来提高噪声容限图3-c-13图3-c-14交流噪声容限CMOS 反相器的静态输入特性图3-c-15 OLGSOLOLOLVVI)I(fV.下下，同同样样的的低低电电平平输输出出特特性性1输出特性图3-c-16图3-c-17图3-c-18输出特性越少越少下，下，同样的同样的高电平输出特性高电平输出特性 OHGSOHOHOHVVI)I(fV. 1图3-c-19图3-c-20CMOS反相器的动态特性传输延迟时间传输延迟时间tpdtpd系系列列相相当当系系列列的的十十倍倍，和和约约为为影影响响、受受充充放放电电影影响响也也较较大大较较大大充充放放电电，和和原原因因：LS,tt .VCt ,

9、t .CRCC.PLHPHLDDLPLHPHLLONLI7474321 2022-5-3 转换时间转换时间 : 逻辑电路的输出从一个状态转换到另一个状逻辑电路的输出从一个状态转换到另一个状态所需的时间。态所需的时间。 trtftrtfVIHminVILmax(a) ideal case(b) approximation(C) actual case上升时间上升时间tr：输出从低电平转：输出从低电平转换到高电平所需的时间。换到高电平所需的时间。下降时间下降时间tf：输出从高电平转换：输出从高电平转换到低电平所需的时间。到低电平所需的时间。 CMOS反相器的动态特性2022-5-3 传输延迟传输延

10、迟 : 逻辑电路的输入变化到其输出发生相应变化逻辑电路的输入变化到其输出发生相应变化所间隔的时间。所间隔的时间。 tpHLtpLHCMOS反相器的传输延迟反相器的传输延迟v tpHL: 输入变化导致输输入变化导致输出从高电平到低电平变出从高电平到低电平变化所间隔的时间。化所间隔的时间。v tpLH:输入变化导致输输入变化导致输出从低电平到高电平变出从低电平到高电平变化所间隔的时间。化所间隔的时间。tpHLtpLH50% VIH50% VOH CMOS反相器的动态特性2022-5-326几种CMOS 系列电路传输延迟时间4000B74HC74HCT74LVC74AUC(VDD=5V) (VDD=

11、5V) (VDD=5V) (VDD=3.3V)(VDD=1.8V)tpd(ns)约10782.10.9DpdPtDP动态功耗功功耗耗相相比比，可可以以忽忽略略静静态态功功耗耗极极小小，与与动动态态)dtidti(TI,IVP.ttttTTTAVTAVDDT 214311其其中中导导通通功功耗耗动态功耗2212DDLCNLIPLDDICfVCPiTC,ViCTV,VP. 可可得得平平均均功功耗耗放放电电，有有经经当当充充电电，有有向向经经当当负负载载电电容容充充放放电电功功耗耗CTDPPP. 总的动态功耗总的动态功耗32022-5-329CMOS 电路总功耗fVCCPDDLPDD2)(是功耗电容

12、PDC是负载电容LC2022-5-330几种CMOS 系列电路延时功耗积DpdPtDP图3-c-022022-5-3 CMOS逻辑电平和噪声容限逻辑电平和噪声容限v VOLmax=0.1V0.7VDD0.3VDD0VDDABNORMALHIGHLOWVOHminVIHminVILmaxVOLmaxHigh-stateDC noise marginLow-state DC noise marginv VOHmin=VDD0.1VvVIHmin=0.7VDDv VILmax=0.3VDDVNH =VOHmin -VIHmin VNL = VILmax -VOLmax CMOS门电路2022-5-3

13、 扇出系数扇出系数v 总的扇出系数是高、低电平状态下扇出系数中较小总的扇出系数是高、低电平状态下扇出系数中较小的一个。的一个。 逻辑门所能够驱动同类门输入端的个数。逻辑门所能够驱动同类门输入端的个数。(load)I(drive)INILOLmaxOL(load)I(drive)INIHOHmaxOH)(OHOLON,NminNv IOLmax: 保证输出不高于保证输出不高于VOLmax的低电平最大灌电的低电平最大灌电流。流。 v IOHmax:保证输出不低于保证输出不低于VOHmin的高电平最大拉电的高电平最大拉电流。流。 CMOS门电路2022-5-333扇入、扇出数图3-c-02）I）(I

14、NIHOHOH负载门驱动门（扇出数：一个逻辑电源能够同时驱动的并保持逻辑电平在规定范围内的并行负载数；扇入数：一个逻辑门的输入端的个数；(后面再举例）2022-5-3344. CMOS电路的优点电路的优点 （1微功耗。 CMOS电路静态电流很小，约为纳安数量级。 （2抗干扰能力很强。 输入噪声容限可达到VDD/2。 （3电源电压范围宽。 多数CMOS电路可在318V的电源电压范围 内正常工作。 （4输入阻抗高。 （5负载能力强。 CMOS电路可以带50个同类门以上。 （6逻辑摆幅大。（低电平0V，高电平VDD ）其他类型的CMOS门电路2022-5-336 负载管串联（串联开关） 驱动管并联（

15、并联开关）图3-28 CMOS或非门 A、B有高电平，则驱动管导通、负载管截止，输出为低电平。 10截止导通 CMOS或非门2022-5-337 该电路具有或非逻辑功能,即Y=A+B 当输入全为低电平，两个驱动管均截止，两个负载管均导通，输出为高电平。00截止截止导通导通1 CMOS或非门2022-5-3ABQ1Q2Q3Q4ZLLHHLHLHoffoffononononoffoffoffonoffononoffonoffHLLLBAZABZ001101011000BAVDDZQ4Q2Q1Q3ABZ CMOS或非门2022-5-3AVDDZBQ1Q2Q3Q4ABQ1Q2Q3Q4ZLLHHLHLH

16、offoffononononoffoffoffonoffononoffonoffHHHLBAZABZ001101011110ABZ CMOS与非门2022-5-340图3-29 CMOS与非门 该电路具有与非逻辑功能，即 Y=ABCMOS与非门 负载管并联（并联开关） 驱动管串联（串联开关）值不同对应的达到开启电压时，的、使也更高越高，输入端越多，端数目的影响输出的高低电平受输入则则则则受输入状态影响输出电阻与非门存在的缺点：IGSOHOLONONOONONOONONONOONONONOOVVTTVVRRRBARRRBARRRRBARRRRBAR42313142) 3()2(0, 11, 02

17、1/0, 021, 1: ) 1 (CMOS与非门带缓冲极的CMOS门2.2.解决方法解决方法与非门与非门缓冲器缓冲器或非门或非门 2022-5-3 CMOS门电路及扇入数 扇入系数：逻辑门输入端的个数扇入系数：逻辑门输入端的个数Ni ）。）。I2I3I4I1OUTI6I7I8I5I2I3I4I1I6I7I8I5OUT In principle, you could design a CMOS NAND or NOR gate with a large number of inputs. Why couldnt a CMOS gate has large number of inputs?AV

18、DDZBQ1Q2Q3Q4Q6CQ5漏极开路的门电路OD门）1.1.可将输出端可将输出端并联使用，实并联使用，实现线与或者用现线与或者用作电平转换、作电平转换、驱动器。驱动器。2.2.使用时，允使用时，允许外接许外接RLRL、VDDVDD（可以（可以不等于不等于VDDVDD）。）。3.RL3.RL的计算方的计算方法与法与OCOC门类似。门类似。2022-5-3 Pull-up resistor calculationABZ=VOHminVPRPILHIOHminRLLHOHOHppIIVVRminminmaxLLOLOLppIIVVRmaxmaxminABZ=VOLmaxVPRPILLIOLma

19、xRLCMOSOD门2022-5-3Open-drain gates can be useful in driving light-emitting diodes (LEDs) and other devices; performing wired logic; and driving multisource buses.漏极开路的门电路OD门）2022-5-3 Pull-up resistor calculationABZ=VOHminVPRPILHIOHminRLLHOHOHppIIVVRminminmaxLLOLOLppIIVVRmaxmaxmin Open-drain gates ca

20、n be useful in driving light-emitting diodes (LEDs) a n d o t h e r d e v i c e s ; performing wired logic; and driving multisource buses.ABZ=VOLmaxVPRPILLIOLmaxRL漏极开路的门电路OD门）2022-5-348 （1电路结构C和C是一对互补的控制信号。由于VTP和VTN在结构上对称，所以图中的输入和输出端可以互换，又称双向开关。 CMOS传输门 图3-30 CMOS传输门（a电路 （b逻辑符号49 注意：由于MOS管的结构是对称的，即源

21、极和漏极可以互换使用，因而，传输门的输入端和输出端可以互换使用。即MOS传输门具有双向性，故又称为可控双向开关。2022-5-350假设 C =1接VDD )、C =0接地），当0uI(VDD|UT|)时，VTN导通；当|UT|uIVDD 时，VTP导通；uI在0VDD之间变化时，VTP和VTN至少有一管导通，使传输门TG导通。 （2） 工作原理理解）假设 C = 0接地)、C = 1接VDD ），uI在0VDD 之间变化时，VTP和VTN均截止，即传输门TG截止。2022-5-351 （3） 应用举例 图3-31 CMOS模拟开关 CMOS模拟开关：实现单刀双掷开关的功能。 C = 0时，T

22、G1导通、TG2截止，uO = uI1； C = 1时，TG1截止、TG2导通，uO = uI2。5211ENAETP2TP1 YTN1TN2AEY+VDD(a) 电路(b) 符号E=1E=1时，时，TP2TP2、TN2TN2均均截止，截止，Y Y与地和电源都与地和电源都断开了，输出端呈现为断开了，输出端呈现为高阻态。高阻态。E=0E=0时，时，TP2TP2、TN2TN2均均导通，导通，TP1TP1、TN1TN1构成反构成反相器。相器。三态门使用电平信息控制逻辑门的三种输出状态三态门使用电平信息控制逻辑门的三种输出状态低电平有效 CMOS三态门(三态输出门)CMOS三态门AY, 021通都导时

23、，)(, 12高阻都截止，时，ZYTTEN1CMOS三态门(三态输出门)2022-5-355图3-c-19 CMOS三态门(a)电路 (b) 逻辑符号 当EN= 0时，TG导通，F=A； 当EN=1时，TG截止，F为高阻输出。 CMOS三态门三态门)(ZYENAYEN高高阻阻时时，时时， 01)(ZYENAYEN高高阻阻时时，时时， 1057例：图为三态门组成的总线换向开关电路，其中A、B为信号输入端，分别送两个频率不同的信号；EN为换向控制端，控制电平波形如图b所示。试画出 、 的波形。1Y2YY2Y11111BENA控制端低电平有效，控制端低电平有效，EN=0EN=0时为非逻辑时为非逻辑控

24、制端高电平有效，控制端高电平有效，EN=1EN=1时为非逻辑时为非逻辑58Y2Y11111BENA控制端低电平有效，控制端低电平有效，EN=0EN=0时为非逻辑时为非逻辑控制端高电平有效，控制端高电平有效，EN=1EN=1时为非逻辑时为非逻辑 由图中可以看出，当EN0时， ， ； 当EN1时， ， .AY 1BY 2BY 1AY 2AY2Y1BEN59Y2Y11111BENA 由图中可以看出，当EN0时， ， ； 当EN1时， ， .AY 1BY 2BY 1AY 260CMOS逻辑门系列CMOS逻辑门器件有以下系列： 4000系列_基本的CMOS 74HC系列_高速的CMOS 74HCT系列_

25、与TTL兼容的高速CMOS AC与ACT先进CMOS系列与其和TTL兼容 系列） FC与FCTFast CMOS系列与其和TTL兼容 系列） BiCMOS系列_与TTL结合的高速CMOS74HC/HCT CMOS系列一、高速CMOS(74HC/HCT系列： 封装、工作电压及管脚分布与TTL系列相同)通过改进工艺，缩小MOS管的尺寸，从而提高速度；比4000系列有更高的速度；更强的吸收和提供电流的能力，和对称输出驱动； 74HC系列电源电压可用26V；高电源电压对应于高速器件，低电源电压对应于低速器件；HC输入、输出电平都是CMOS电平，且有输出缓冲级；只有HCT与TTL兼容；而HC系列即使使用

26、5V电源电压也不行； HCT的输入是TTL电平，输出是CMOS电平，且有输出缓冲级AHC/AHCT-CMOS系列一、先进高速CMOSAdvance Highspeed CMOS）(74AHC/AHCT系列：比74HC/HCT系列有23倍的速度；电源电压采用5V，具有更低的功耗； 74AHC与AHCT只是在能识别的输入电平方面不同，输出特性相同； 74AHC与AHCT 具有对称输出驱动能力；而74HC系列即使使用5V电源电压也不行。FHC/FHCT-CMOS系列一、先进高速CMOSFast Highspeed CMOS）(74FHC/FHCT系列：减少了噪声，加快了速度；电源电压采用5V，具有更

27、低的功耗； 74FHC与FHCT只是在能识别的输入电平方面不同，输出特性相同； 74FHC与FHCT 具有不对称输出驱动能力，吸入灌电流大于提供电流拉）；吸入电流可达64mA；可驱动总线和其他重负载； FHCT与TTL完全兼容，同时减少功耗，大大提高速度和输出驱动能力。Bi-CMOS门电路(74BCT)（BipolarCMOS）结构特点： 逻辑功能的实现采用CMOS, 输出级采用驱动能力强的双极性TTL三极管；性能特点： 低功耗，输出电阻低，带负载能力强，传输时间短。 65高速CMOS系列的特点1 1、集成度可大大提高，形成从简单门电路到大规模、集成度可大大提高，形成从简单门电路到大规模集成电

28、路的全系列产品；集成电路的全系列产品；2 2、器件功能、引脚与、器件功能、引脚与TTL74TTL74系列完全相同；系列完全相同；4 4、典型、典型tpdtpd达达10ns10ns；3 3、电源电压范围宽、电源电压范围宽3 318V 18V ），工作温度范围宽，），工作温度范围宽，功耗低，噪声容限高；（功耗低，噪声容限高；（0 0VDDVDD）5 5、相邻输入端之间电流耦合小，便于在交通和重工、相邻输入端之间电流耦合小，便于在交通和重工业环境中使用。业环境中使用。2022-5-3 CMOS系列及命名方法74 FAM nn前缀前缀系列助记符系列助记符功能数字功能数字 最早的商用最早的商用 CMOS

29、集成电路为集成电路为 4000系列，现以下列方系列，现以下列方法命名：法命名： 前缀：前缀：74商用系列；商用系列；54军用系列。军用系列。 助记符：以字母表示系列类型。助记符：以字母表示系列类型。 功能数字：以数字表示电路的逻辑功能。功能数字：以数字表示电路的逻辑功能。如：74HC042022-5-3 助记符：助记符： HC（ High-speed CMOS ，高速，高速CMOS 系列）；系列）； 例：例：74HC04-商用高速商用高速CMOS 六反相器；六反相器； 74HCT00-商用高速商用高速CMOS 四四-二输入与非门。二输入与非门。 HCTHigh-speed CMOS, TTL

30、compatible ，与，与TTL兼兼容的高速容的高速CMOS 系列）；系列）；VHCVery High-speed CMOS，甚高速，甚高速CMOS 系列）；系列）； VHCT: Very High-speed CMOS, TTL compatible，与，与TTL兼容的甚高速兼容的甚高速CMOS 系列）。系列）。 CMOS系列及命名方法2022-5-368 常用集成门电路(HC/HCT系列） 型型 号号名名 称称主主 要要 功功 能能74HCT0074HCT00四四2 2输入与非门输入与非门 74HCT0274HCT02四四2 2输入或非门输入或非门 74HCT0474HCT04六反相器

31、六反相器 74HCT0574HCT05六反相器六反相器OCOC门门74HCT0874HCT08四四2 2输入与门输入与门 74HCT1374HCT13双双4 4输入与非门输入与非门施密特触发施密特触发74HCT3074HCT308 8输入与非门输入与非门 74HCT3274HCT32四四2 2输入或门输入或门 74HCT6474HCT644-2-3-24-2-3-2输入与或非门输入与或非门 74HCT13374HCT1331313输入与非门输入与非门 74HCT3674HCT36四异或门四异或门OCOC输出输出74HCT36574HCT365六总线驱动器六总线驱动器同相、三态、公共控同相、三态

32、、公共控制制74HCT36874HCT368六总线驱动器六总线驱动器反相、三态、两组控制反相、三态、两组控制2022-5-3 CMOS电路的使用注意事项 输入电路的静电保护输入电路的静电保护 CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用者带电路的输入端设置了保护电路，给使用者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于CMOS电电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电电压，从而击路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电电压，从而击穿穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点：避免

33、静电损坏，应注意以下几点： （1所有与所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必须电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。可靠接地。 （2存储和运输存储和运输CMOS电路，最好采用金属屏蔽层做电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。包装材料。2022-5-3 多余或暂时不用的输入端的处理多余或暂时不用的输入端的处理（1多余或暂时不用的输入端的不能悬空；多余或暂时不用的输入端的不能悬空； （2与其它输入端并联使用。与其它输入端并联使用。 CMOS电路的使用注意事项 （3将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接地。比将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端接电源，将或

34、门、或非门的如将与门、与非门的多余输入端接电源，将或门、或非门的多余输入端接地。一般，接电源时需接上拉电阻；接地时需多余输入端接地。一般，接电源时需接上拉电阻；接地时需接下拉电阻。典型值接下拉电阻。典型值1-10k。2022-5-3 电路设计与安装应尽量消除噪声，保证电路稳定电路设计与安装应尽量消除噪声，保证电路稳定工作。工作。 （1在每一块插板的电源线上，并接几十在每一块插板的电源线上，并接几十F的低频去的低频去耦电容和耦电容和0.010.047F的高频去耦电容，以防止的高频去耦电容，以防止TTL电路电路的动态尖峰电流产生的干扰。的动态尖峰电流产生的干扰。 （2） 整机装置应有良好的接地系统

35、。整机装置应有良好的接地系统。 CMOS电路的使用注意事项2022-5-3 例：例： An unused AND or NAND input can be tied to logic 1. An unused inputs can be tied to another. ABFCABFC+5V1kpull-up resistorpull-down resistor An unused OR or NOR input can be tied to logic 0. ABFC1k CMOS电路的使用注意事项73 CMOS电路的特点1 1、功耗小：、功耗小：CMOSCMOS门工作时，总是一管导通另一

36、管截门工作时，总是一管导通另一管截止，因而几乎不由电源吸取电流其功耗极小。止，因而几乎不由电源吸取电流其功耗极小。CMOSCMOS集集成电路功耗低内部发热量小，集成度可大大提高成电路功耗低内部发热量小，集成度可大大提高2 2、抗幅射能力强，、抗幅射能力强，MOSMOS管是多数载流子工作，射线辐管是多数载流子工作，射线辐 射对多数载流子浓度影响不大射对多数载流子浓度影响不大4 4、逻辑摆幅大：、逻辑摆幅大：CMOSCMOS门电路输出高电平门电路输出高电平VOH VOH VDDVDD，低电平，低电平VOL 0VVOL 0V。3 3、抗干扰能力很强，输入噪声容限可达到、抗干扰能力很强，输入噪声容限可

37、达到VDD/2VDD/2。746 6、输出驱动电流比较大：输入阻抗高，负、输出驱动电流比较大：输入阻抗高，负载能力强扇出能力较大，一般可以大于载能力强扇出能力较大，一般可以大于50507 7、在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接、在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好时电烙铁应接地良好5 5、电源电压范围宽：多数、电源电压范围宽：多数CMOSCMOS电路可在电路可在3 318V18V的电源电压范围内正常工作。的电源电压范围内正常工作。电路种类电路种类TTLTTLCMOS高速高速CMOS高速高速CMOS参数名称参数名称7474LS400074HC74HCTUIH(min)/V223.

38、53.52UIL(max) /V0.80.81.510.8IIH(min) /A40200.10.10.1IIL(max) /mA-1.6-0.4-0.1*10-3-0.1*10-3-0.1*10-3UOH(min)/V2.42.74.64.44.4UOL(max) /V0.40.50.050.10.1IOH(max) /mA-0.4-0.4-0.51-4-4IOL(max) /mA1680.51442022-5-376CMOS门电路的使用知识门电路的使用知识 1输入电路的静电保护 CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于CMOS电路的输入阻抗高

39、，极易产生感应较高的静电电压，从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点： CMOS门电路和门电路和TTL门电路的门电路的使用知识及相互连接使用知识及相互连接2022-5-377 （1所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。 （2存储和运输CMOS电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。2 2多余的输入端不能悬空。多余的输入端不能悬空。输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联功能要求

40、接电源或接地，或者与其它输入端并联使用。使用。2022-5-378TTL门电路的使用知识 1 1多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以多余或暂时不用的输入端不能悬空，可按以下方法处理：下方法处理：（1与其它输入端并联使用。 （2将不用的输入端按照电路功能要求接电源或接地。比如将与门、与非门的多余输入端接电源，将或门、或非门的多余输入端接地。2022-5-379TTL门电路的使用知识 2022-5-380 (1) 在每一块插板的电源线上，并接几十F的低频去耦电容和0.010.047F的高频去耦电容，以防止TTL电路的动态尖峰电流产生的干扰。 (2) 整机装置应有良好的接地系统。2 2 电路的安装

41、应尽量避免干扰信号的侵入，保证电路的安装应尽量避免干扰信号的侵入，保证电路稳定工作。电路稳定工作。2022-5-381TTL门电路和CMOS 门电路相互连接 的接口问题 TTL和CMOS电路的电压和电流参数各不相同，需要采用接口电路。一般要考虑两个问题：一是要求电平匹配，即驱动门要为负载门提供符合标准的输出高电平和低电平；二是要求电流匹配，即驱动门要为负载门提供足够大的驱动电流。2022-5-382TTL门电路和CMOS 门电路相互连接 的接口问题有多种系列的逻辑器件为设计人员提供了很大的选择有多种系列的逻辑器件为设计人员提供了很大的选择余地，可以根据系统设计的需要，从速度、复杂性和余地，可以

42、根据系统设计的需要，从速度、复杂性和功能等方面选择某一种合适的逻辑系列，或从几种系功能等方面选择某一种合适的逻辑系列，或从几种系列中寻出性能最佳的逻辑器件，再把他们组合在一起。列中寻出性能最佳的逻辑器件，再把他们组合在一起。在不同逻辑系列的器件混合使用的系统中，常常存在在不同逻辑系列的器件混合使用的系统中，常常存在不同系列逻辑器件的接口问题。不同系列逻辑器件的接口问题。2022-5-383TTL门电路和CMOS 门电路相互连接 的接口问题接口的两个一般约束：接口的两个一般约束：1.1.驱动门能够对负载门提供足够大的灌或拉电流；驱动门能够对负载门提供足够大的灌或拉电流； (max)(max)IH

43、OHnII(max)(max)ILOLnII2022-5-384TTL门电路和CMOS 门电路相互连接 的接口问题接口的两个一般约束：接口的两个一般约束： 2 2。驱动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压。驱动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压范围之内。范围之内。 满足上述四个不等式即可。满足上述四个不等式即可。(min)(min)IHOHnUU(max)(ILmacOLnUU2022-5-385TTL门电路和CMOS 门电路相互连接 的接口问题接口的两个一般约束：接口的两个一般约束：1.1.驱动门能够对负载门提供足够大的灌或拉电流；驱动门能够对负载门提供足够大的灌或拉电流； 2 2。驱

44、动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压。驱动门的输出电压应在负载门所要求的输入电压范围之内。范围之内。 满足上述四个不等式即可。满足上述四个不等式即可。(max)(max)IHOHnII(max)(max)ILOLnII(min)(min)IHOHnUU(max)(ILmacOLnUUTTLTTL门驱动门驱动CMOSCMOS门门（只有一个条件不满足，输出高电平只有（只有一个条件不满足，输出高电平只有2.7V2.7V，而要，而要求高于求高于3.5V3.5V）1.1.电源电压相同时电源电压相同时A A。采用上拉电阻，升高输出电平实现与。采用上拉电阻，升高输出电平实现与74HC74HC兼容；兼容；

45、B B。用。用74LS74LS驱动驱动74HCT74HCT；C C。TTLTTL经经74HCT74HCT，再接，再接74HC74HC；2. 2. 电源电压不同时电源电压不同时 A. A.选用具有电平移动功能选用具有电平移动功能CMOSCMOS门，如：门，如：CC74HC109.CC74HC109. B. B.采用采用TTLTTL的的OCOC门作为门作为CMOSCMOS的驱动门；的驱动门；2022-5-387TTL门驱动CMOS门 （1电平不匹配TTL门作为驱动门，它的UOH2.4V,UOL0.5V； CMOS门作为负载门，它的UIH3.5V，UIL1V。可见，TTL门的UOH不符合要求。 （2

46、电流匹配CMOS电路输入电流几乎为零，所以不存在问题。2022-5-388TTL门驱动CMOS门2022-5-389 解决电平匹配问题 图3-33 TTL门驱动CMOS门 外接上拉电阻RP在TTL门电路的输出端外接一个上拉电阻RP，使TTL门电路的UOH5V。（当电源电压相同时） 2022-5-390 选用电平转换电路(如CC40109) 若电源电压不一致时可选用电平转换电路。 CMOS电路的电源电压可选318V； 而TTL电路的电源电压只能为5V。 采用采用TTLTTL的的OCOC门实现电平转换。门实现电平转换。若电源电压不一致时也可选用若电源电压不一致时也可选用OCOC门实现电平转换。门实

47、现电平转换。2022-5-3912022-5-392CMOS门驱动门驱动TTL门门（1 1电平匹配电平匹配 CMOS CMOS门电路作为驱动门，门电路作为驱动门，UOH5VUOH5V，UOL0VUOL0V； TTL TTL门电路作为负载门，门电路作为负载门，UIH2.0VUIH2.0V，UIL0.8VUIL0.8V。 电平匹配是符合要求的。电平匹配是符合要求的。（2 2电流不匹配电流不匹配 CMOS CMOS门电路门电路40004000系列最大允许灌电流为系列最大允许灌电流为0.4mA0.4mA， TTL TTL门电路的门电路的IIS1.4 mAIIS1.4 mA， CMOS4000 CMOS

48、4000系列驱动电流不足。系列驱动电流不足。2022-5-393CMOS门驱动门驱动TTL门门（CMOSCMOS门的驱动电流能力不足，低电平输出时门的驱动电流能力不足，低电平输出时0.5mA,1.6mA0.5mA,1.6mA）1.1.驱动门并联驱动门并联2.2.增加一级增加一级CMOSCMOS驱动器，如：驱动器，如：CC4010CC4010，3.3.采用采用ODOD门驱动器，如门驱动器，如CC40107CC401074.4.增加一级分立元件驱动电路，实现电流放大，再驱增加一级分立元件驱动电路，实现电流放大，再驱动动TTLTTL负载门。负载门。40004000系列驱动一个系列驱动一个74LS74

49、LS负载门时没问题，多个不行；负载门时没问题，多个不行；74HC74HC和和74HCT74HCT驱动驱动TTLTTL门，可以直接相连；驱动负载门门，可以直接相连；驱动负载门个数要计算；个数要计算；2022-5-394CMOS门驱动门驱动TTL门门2022-5-395 解决电流匹配问题 CMOS电路常用的是4000系列和54HC/74HC系列产品，后几位的序号不同，逻辑功能也不同。 选用CMOS缓冲器 比如，CC4009的驱动电流可达4 mA。 选用高速CMOS系列产品 选用CMOS的54HC/74HC系列产品可以直接驱动TTL电路。 2022-5-396门电路带负载的接口问题常需要用门电路驱动控制电动机的方向或转速，继电常需要用门电路驱动控制电动机的方向或转速，继电器的接通与断开，显示器的亮和灭等情况；需要查手器的接通与断开，显示器的亮和灭等情况；需要查手册了解门电路的驱动能力，负载的额定电压和额定电册了解门电路的驱动能力，负载的额定电压和额定电流等，根据参数设计接口电