使用CMOS电路需注意的有关问题

wahaha395 · 发表于 2010-1-12 05:55:26

集成电路可分为TTL和MOS电路(主要以CMOS为主)两种。TTL以高速度见长，MOS电路则以低功耗著称。使用CMOS电路时，除了要认真阅读产品说明书或有关资料，了解其引脚分布情况及极限参数之外，还应注意以下问题：
(1)在安装电路、改变电路连接、插拔CMOS器件时，必须切断电源，否则CMOS器件很容易受到极大的感应或电冲击而损坏。
(2)电源问题。CMOS集成电路的工作电源电压一般在3～18V之间，但当系统中有门电路的模拟应用(如脉冲振荡、线性放大)时，最低工作电压则不应低于4.5V。由于工作电压范围宽，故使用不稳压的电源电路也可以工作。CMOS有微功耗的特点，所以特别适用于电池做电源或备用电源，其电路如图1所示。正常工作时，VD1导通，VD2截止，由VA供电。一旦VA不供电，则VD2迅速导通，由VB进行供电。国产C000系列CMOS电路的电源电压允许在7～15V范围内选择。工作在不同电源电压下的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗也会不同，在使用中应注意。

(3)驱动能力问题。CMOS电路的驱动能力，除选用驱动能力较强的大缓冲器来提高之外，还可以将同一个芯片几个同类电路并接起来提高，这时驱动能力提高到N倍(N为并联门电路的数量)。
(4)多余输入端的处理。CMOS电路的输入端不允许悬空，因为悬空会使电位不定，破坏正常的逻辑关系。另外，悬空时输入阻抗高，易受外界噪声干扰，使电路产生误动作，而且也极易使栅极感应静电造成击穿。所以，对于“与”门，“与非”门的多余端接高电平，对于“或”门、“或非”门的多余端接低电平。如果电路的工作速度不高，功耗也不需要特别考虑，则可采用多余的输入端和使用端并用的方法加以解决。
(5)输入端的电流不能超过1mA(极限值为10mA)，如果不能保证这一点，必须在输入端加适当的电阻进行限流保护。
(6)输入信号不可大于VDD或小于VSS，否则输入保护二极管会因正向偏置而引起大电流。基于这一点，在工作或测试时，必须按照先接通电源后由加入信号，先撤除信号后再关闭电源顺序进行操作。
(7)输入信号的上升或下降时间不宜过长，否则一方面容易造成虚假触发而导致器件失去正常功能，另一方面还会造成大的损耗。对4000B系列，上升或下降时间限于15μs以内；对于74HC系列限于0.5μs以内。如果不满足这个要求，必须使用史密特触发器件输入整形。
(8)输入端接长线时的保护问题。在CMOS电路的输入端与机械接点连接以及其它特殊应用情况下，输入端往往需要接入长线，长输入线必然有较大的分布电容和分布电感，很容易形成LC振荡。特别当输入端一旦发生负电压，容易破坏CMOS中的保护二极管。其保护方法是在输入端串接一个电阻R2，如图2所示，R2=VDD/1mA。

(9)CMOS的接口电路问题。当和运放接口时，如果运放采用双电源，CMOS采用的是独立的另一组电源，则要采用如图3所示的连接方式。在电路中，VD1、VD2作箝位保护，使CMOS输入电压处在10V与地之间。15kΩ的电阻既作为CMOS的限流电阻，又对二极管进行限流保护。如果运放使用单电源，且与CMOS使用的电源一样，则可直接连接。

总之，集成电路在使用过程中，常常涉及到CMOS电路和TTL等其它电路之间的连接问题。由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及电流不相同，因此它们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路，使前级器件的输出电流大于后级器件对输入电流的要求，前级器件输出的逻辑电平满足后级器件对输入电平的要求，并不得对器件造成损坏。逻辑器件的接口电路主要应注意电平匹配和输出能力两个问题，要和器件的电源电压结合起来考虑。
(10)CMOS电路具有很高的输入阻抗，致使器件易受外界干扰、冲击和静电击穿，所以在其内部输入端接有二极管保护电路，如图4所示。其中R约为1.5～2.5kΩ。输入保护网络的引入，使器件的输入阻抗有一定的下降，但仍达到108Ω以上。由于保护电路吸收的瞬变能量有限，太大的瞬变信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用。在焊接CMOS管时，电烙铁必须可靠接地，以防电烙铁漏电击穿器件输入端。一般可利用电烙铁断电后的余热焊接，并先焊接其接地脚。

(11)防止用大电阻串入VDD和VSS端，以免在电路开关期间由于电阻上的压降引起保护二极管瞬时导通，而损坏器件。
(12)CMOS器件输出端不允许直接和VDD或VSS连接，否则将导致器件损坏。除三态输出器件外，不允许两个器件并接成逻辑状态，因为不同的器件参数不一致，有可能导致NMOS和PMOS器件同时导通，形成大电流。但为了增加电路的驱动能力，允许把同一芯片上的同类电路并联使用。
(13)对于CMOS电路，如果输入电路中没有一定的抗静电措施，很容易造成电路的毁灭性破坏。虽然各种CMOS输入端有抗静电的保护措施，但仍须小心对待在包装、储存、运输等环节中可能产生的静电问题，可采取多种措施，诸如工作台面有良好的导电性，并且可靠接地。应放在抗静电的材料中储存和运输CMOS集成电路。工作人员不宜穿尼龙、化纤衣服，不穿硬塑料底的鞋子，手或工具在接触集成块前最好先接一下地。对器件引线矫直、弯曲或人工焊接时，使用的设备必须接地。

zlong1985 · 发表于 2010-1-12 15:35:04

谢谢！！找这个好久了，很详细

zhgx1981 · 发表于 2010-1-21 23:19:56

不错挺好的！谢谢

stock1783 · 发表于 2010-1-25 23:01:35

[em02][em02][em02].........

xiaoshao · 发表于 2010-2-8 13:34:09

这个可以参考，有参考价值

smith072 · 发表于 2010-3-3 11:48:34

哇好详细的资料啊看看先罗！

yufeng_zhan · 发表于 2010-3-16 15:01:51

很不错的资料，谢谢楼主。学习了！

pijun1013 · 发表于 2010-3-21 22:37:01

谢谢LZ分享

oncemore · 发表于 2010-4-29 16:22:01

好人啊，楼主！！

yuanrenk · 发表于 2010-6-2 20:50:36

不错，好人啊，谢谢分享

52luohaiwei · 发表于 2010-12-15 16:29:50

this is a good man.good luck...

lihonghua · 发表于 2010-12-30 16:12:16

楼主这篇文章是从别的地方copy的吧。。？

zhugl619 · 发表于 2011-1-8 16:01:55

不错，呵呵呵

liusarah · 发表于 2011-2-13 21:43:08

[em01谢谢楼主免费共享

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