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使用CMOS集成电路需注意的几个问题(

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发表于 2004-11-20 02:17:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
集成电路按晶体管的性质分为TTL和CMOS两大类,TTL以速度见长,CMOS以功
耗低而著称,其中CMOS电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路。在电子制
作中使用CMOS集成电路时,除了认真阅读产品说明或有关资料,了解其引脚分布及极限
参数外,还应注意以下几个问题:

1、电源问题

(1) CMOS集成电路的工作电压一般在3-18V,但当应用电路中有门电路的模拟
应用(如脉冲振荡、线性放大)时,最低电压则不应低于4.5V。由于CMOS集成电路
工作电压宽,故使用不稳压的电源电路CMOS集成电路也可以正常工作,但是工作在不同
电源电压的器件,其输出阻抗、工作速度和功耗是不相同的,在使用中一定要注意。

(2)CMOS集成电路的电源电压必须在规定范围内,不能超压,也不能反接。因为在制
造过程中,自然形成许多寄生二极管,如图1所示为反相器电路,在正常电压下,这些二极
管皆处于反偏,对逻辑功能无影响,但是由于这些寄生二极管的存在,一旦电源电压过高或
电压极性接反,就会使电路产生损坏。

2、驱动能力问题

CMOS电路的驱动能力的提高,除选用驱动能力较强的缓冲器来完成之外,还可将同一个
芯片几个同类电路并联起来提高,这时驱动能力提高到N倍(N为并联门的数量)。如图2
所示。

3、输入端的问题

(1)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
且也极易造成栅极感应静电而击穿。所以“与”门,“与非”门的多余输入端要接高电平,
“或”门和“或非”门的多余输入端要接低电平。若电路的工作速度不高,功耗也不需特别
考虑时,则可以将多余输入端与使用端并联。

(2)输入端接长导线时的保护。在应用中有时输入端需要接长的导线,而长输入线必然有
较大的分布电容和分布电感,易形成LC振荡,特别当输入端一旦发生负电压,极易破坏C
MOS中的保护二极管。其保护办法为在输入端处接一个电阻,如图3所示, R=VDD
/1mA。

(3)输入端的静电防护。虽然各种CMOS输入端有抗静电的保护措施,但仍需小心对
待,在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装,不要放在易产生静电高压的化工材
料或化纤织物中。组装、调试时,工具、仪表、工作台等均应良好接地。要防止操作人员的
静电干扰造成的损坏,如不宜穿尼龙、化纤衣服,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,使用的设备必须良好接地。

(4) 输入信号的上升和下降时间不易过长,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。对于74HC系列限于0.5us以内。若不满
足此要求,需用施密特触发器件进行输入整形,整形电路如图4所示。

(5)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
为了保护CMOS管的氧化层不被击穿,一般在其内部输入端接有二极管保护电路,如图5
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下降,但仍
在108Ω以上。这样也给电路的应用带来了一些限制:

(A)输入电路的过流保护。CMOS电路输入端的保护二极管,其导通时电流容限一般为
1mA
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