CMOS多餘輸入端懸空造成邏輯混亂,該如何處理?
發布時間:2019-01-29 責任編輯:wenwei
【導讀】集成電路按晶體管的性質分為TTL和CMOS兩大類,TTL以速度見長,CMOS以功耗低而著稱,其中CMOS電路以其優良的特性成為目前應用最廣泛的集成電路。
有初學者在使用CMOS集成電路時,有些多餘的輸入端,做懸空處理,是非常不當的做法。
CMOS電dian路lu的de輸shu入ru端duan是shi不bu允yun許xu懸xuan空kong的de,因yin為wei懸xuan空kong會hui使shi電dian位wei不bu定ding,破po壞huai正zheng常chang的de邏luo輯ji關guan係xi。另ling外wai,懸xuan空kong時shi輸shu入ru阻zu抗kang高gao,易yi受shou外wai界jie噪zao聲sheng幹gan擾rao,使shi電dian路lu產chan生sheng誤wu動dong作zuo,而er且qie也ye極ji易yi造zao成cheng柵zha極ji感gan應ying靜jing電dian而er擊ji穿chuan。所suo以yi“與”門,“與非”門的多餘輸入端要接高電平,“或”門和“或非”門的多餘輸入端要接低電平。若電路的工作速度不高,功耗也不需特別考慮時,則可以將多餘輸入端與使用端並聯。
除了以上這一點,關於CMOS集成電路的使用,在認真閱讀產品說明及有關資料,了解其引腳分布及極限參數外,還應注意以下幾個問題。
電源問題
(1)CMOS集成電路的工作電壓一般在3-18V,但當應用電路中有門電路的模擬應用(如脈衝振蕩、線性放大)時,最低電壓則不應低於4.5V。由於CMOS集成電路工作電壓寬,故使用不穩壓的電源電路CMOS集成電路也可以正常工作,但是工作在不同電源電壓的器件,其輸出阻抗、工作速度和功耗是不相同的,在使用中一定要注意。
(2)CMOSjichengdianludedianyuandianyabixuzaiguidingfanweinei,bunengchaoya,yebunengfanjie。yinweizaizhizaoguochengzhong,ziranxingchengxuduojishengerjiguan,zaizhengchangdianyaxia,zhexieerjiguanjiechuyufanpian,duiluojigongnengwuyingxiang,danshiyouyuzhexiejishengerjiguandecunzai,yidandianyuandianyaguogaohuodianyajixingjiefan,jiuhuishidianluchanshengsunhuai。
驅動能力問題
CMOSdianludequdongnenglidetigao,chuxuanyongqudongnenglijiaoqiangdehuanchongqilaiwanchengzhiwai,haikejiangtongyigexinpianjigetongleidianlubinglianqilaitigao,zheshiqudongnenglitigaodaoN倍(N為並聯門的數量)。
輸入端的問題
(1)輸入端接長導線時的保護。
在應用中有時輸入端需要接長的導線,而長輸入線必然有較大的分布電容和分布電感,易形成LC振蕩,特別當輸入端一旦發生負電壓,極易破壞CMOS中的保護二極管。其保護辦法為在輸入端處接一個電阻。
(2)輸入端的靜電防護。
雖然各種CMOSshuruduanyoukangjingdiandebaohucuoshi,danrengxuxiaoxinduidai,zaicunchuheyunshuzhongzuihaoyongjinshurongqihuozhedaodiancailiaobaozhuang,buyaofangzaiyichanshengjingdiangaoyadehuagongcailiaohuohuaxianzhiwuzhong。zuzhuang、調試時,工具、儀表、工作台等均應良好接地。要防止操作人員的靜電幹擾造成的損壞,如不宜穿尼龍、化纖衣服,手或工具在接觸集成塊前最好先接一下地。對器件引線矯直彎曲或人工焊接時,使用的設備必須良好接地。
(3) 輸入信號的上升和下降時間不易過長,否則一方麵容易造成虛假觸發而導致器件失去正常功能,另一方麵還會造成大的損耗。
對於74HC係列限於0.5us以內。若不滿足此要求,需用施密特觸發器件進行輸入整形。
(4)CMOS電路具有很高的輸入阻抗,致使器件易受外界幹擾、衝擊和靜電擊穿,所以為了保護CMOS管的氧化層不被擊穿,一般在其內部輸入端接有二極管保護電路。
輸入保護網絡的引入使器件的輸入阻抗有一定下降,但仍在108Ω以上。這樣也給電路的應用帶來了一些限製:
(A)輸入電路的過流保護。CMOS電路輸入端的保護二極管,其導通時電流容限一般為1mA在可能出現過大瞬態輸入電流(超過10mA)時,應串接輸入保護電阻。例如,當輸入端接的信號,其內阻很小、或引線很長、或輸入電容較大時,在接通和關斷電源時,就容易產生較大的瞬態輸入電流,這時必須接輸入保護電阻,若VDD=10V,則取限流電阻為10KΩ即可。
(B) 輸入信號必須在VDD到VSS之zhi間jian,以yi防fang二er極ji管guan因yin正zheng向xiang偏pian置zhi電dian流liu過guo大da而er燒shao壞huai。因yin此ci在zai工gong作zuo或huo測ce試shi時shi,必bi須xu按an照zhao先xian接jie通tong電dian源yuan後hou加jia入ru信xin號hao,先xian撤che除chu信xin號hao後hou關guan電dian源yuan的de順shun序xu進jin行xing操cao作zuo。在zai安an裝zhuang,改gai變bian連lian接jie,拔ba插cha時shi,必bi須xu切qie斷duan電dian源yuan,以yi防fang元yuan件jian受shou到dao極ji大da的de感gan應ying或huo衝chong擊ji而er損sun壞huai。
(C)由you於yu保bao護hu電dian路lu吸xi收shou的de瞬shun間jian能neng量liang有you限xian,太tai大da的de瞬shun間jian信xin號hao和he過guo高gao的de靜jing電dian電dian壓ya將jiang使shi保bao護hu電dian路lu失shi去qu作zuo用yong。所suo以yi焊han接jie時shi電dian烙lao鐵tie必bi須xu可ke靠kao接jie地di,以yi防fang漏lou電dian擊ji穿chuan器qi件jian輸shu入ru端duan,一yi般ban使shi用yong時shi,可ke斷duan電dian後hou利li用yong電dian烙lao鐵tie的de餘yu熱re進jin行xing焊han接jie,並bing先xian焊han其qi接jie地di管guan腳jiao。
(D)要防止用大電阻串入VDD或VSS端,以免在電路開關期間由於電阻上的壓降引起保護二極管瞬時導通而損壞器件。
CMOS的接口電路問題
(1)CMOS電路與運放連接。當和運放連接時,若運放采用雙電源,CMOS采用的是獨立的另一組電源。若運放使用單電源,且與CMOS使用的電源一樣,則可直接相連。
(2)CMOS與TTL等其它電路的連接。在電路中常遇到TTL電路和CMOS電路混合使用的情況,由於這些電路相互之間的電源電壓和輸入、shuchudianpingjifuzainenglidengcanshubutong,yincitamenzhijiandelianjiebixutongguodianpingzhuanhuanhuodianliuzhuanhuandianlu,shiqianjiqijiandeshuchudeluojidianpingmanzuhoujiqijianduishurudianpingdeyaoqiu,bingbudeduiqijianzaochengsunhuai。luojiqijiandejiekoudianluzhuyaoyingzhuyidianpingpipeiheshuchunenglilianggewenti,bingyuqijiandedianyuandianyajieheqilaikaolv。xiamianfenliangzhongqingkuanglaishuoming:
(A)TTL到CMOS的連接。用TTL電路去驅動CMOS電路時,由於CMOS電路是電壓驅動器件,所需電流小,因此電流驅動能力不會有問題,主要是電壓驅動能力問題,TTL電路輸出高電平的最小值為2.4V,而CMOS電路的輸入高電平一般高於3.5V,這就使二者的邏輯電平不能兼容。為此可在TTL的輸出端與電源之間接一個電阻R(上拉電阻)可將TTL的電平提高到3.5V以上。
(B)CMOS到TTL的連接。CMOS電路輸出邏輯電平與TTL電路的輸入電平可以兼容,但CMOS電路的驅動電流較小,不能夠直接驅動TTL電路。為此可采用CMOS/TTL專用接口電路,如CMOS緩衝器CC4049等,經緩衝器之後的高電平輸出電流能滿足TTL電路的要求,低電平輸出電流可達4mA。實現CMOS電路與TTL電路的連接。 需說明的時,CMOS與TTL電路的接口電路形式多種多樣,實用中應根據具體情況進行選擇。
輸出端的保護問題
(1)MOS器件輸出端既不允許和電源短接,也不允許和地短接,否則輸出級的MOS管就會因過流而損壞。
(2)在CMOS電路中除了三端輸出器件外,不允許兩個器件輸出端並接,因為不同的器件參數不一致,有可能導致NMOS和PMOS器件同時導通,形成大電流。但為了增加電路的驅動能力,允許把同一芯片上的同類電路並聯使用。
(3)當CMOSdianlushuchuduanyoujiaodaderongxingfuzaishi,liuguoshuchuguandechongjidianliujiaoda,yizaochengdianlushixiao。weici,bixuzaishuchuduanyufuzaidianrongjianchuanlianyixianliudianzu,jiangshuntaichongjidianliuxianzhizai10mA以下。
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