++ CMOS集成電路應用常識 ++

l　　　　 電路的極限范圍。

表1列出了CMOS集成電路的一般參數,表2列出了CMOS集成電路的極限參數。CMOS集成電路在使用過程中是不允許在超過極限的條件下工作的。當電路在超過最大額定值條件下工作時,很容易造成電路損壞,或者使電路不能正常工作。
　　 應當指出的是:CMOS集成電路雖然允許處于極限條件下工作,但此時對電源設備應采取穩壓措施。這是因為當供電電源開啟或關閉時,電源上脈沖波的幅度很可能超過極限值,會將電路中各MOS晶體管電極之間擊穿。上述現象有時并不呈現電路失效或損壞現象,但有可能縮短電路的使用壽命,或者在芯片內部留下隱患,使電路的性能指標逐漸變劣。

l　　　　 工作電壓、極性及其正確選擇。

在使用CMOS集成電路時,工作電壓的極性必須正確無誤,如果顛倒錯位,在電路的正負電源引出端或其他有關功能端上,只要出現大于0.5V的反極性電壓,就會造成電路的永久失效。

雖然CMOS集成電路的工作電壓范圍很寬,如CC4000系列電路在3~18V的電源電壓范圍內都能正常工作,當使用時應充分考慮以下幾點:

1.　　　　 輸出電壓幅度的考慮。

電路工作時,所選取的電源工作電壓高低與電路輸出電壓幅度大小密切相關。由于CMOS集成電路輸出電壓幅度接近于電路的工作電壓值,因此供給電路的正負工作電壓范圍可略大于電路要求輸出的電壓幅度。

2.　　　　 電路工作速度的考慮。

CMOS集成電路的工作電壓選擇,直接影響電路的工作速度。對CMOS集成電路提出的工作速度或工作頻率指標要求往往是選擇電路工作電壓的因素。如果降低CMOS集成電路的工作電壓,必將降低電路的速度或頻率指標。

3.　　　　 輸入信號大小的考慮。

工作電壓將限制CMOS集成電路的輸入信號的擺幅,對于CMOS集成電路來說,除非對流經電路輸入端保護二極管的電流施加限流控制,輸入電路的信號擺幅一般不能超過供給電壓范圍,否則將會導致電路的損壞。

4.　　　　 電路功耗的限制。

CMOS集成電路所選取的工作電壓愈高,則功耗就愈大。但由于CMOS集成電路功耗極小,所以在系統設計中,功耗并不是主要考慮的設計指標。

l　　　　 輸入和輸出端使用規則。

1.　　　　 輸入端的保護方法。

在CMOS集成電路的使用中,要求輸入信號幅度不能超過VDD—VSS。輸入信號電流絕對值應小于10mA。如果輸入端接有較大的電容C時,應加保護電阻R,如附圖1所示。R的阻值約為幾十歐姆至幾十千歐姆。

　　　　　　　　　　　

2.　　　　 多余輸入端的處置。

　　　　　CMOS集成電路多余輸入端的處置比較簡單,下面以或門及與門為例進行說明。如附圖2所示,或門(或非門)的多余輸入端應接至VSS端;與門(與非門)的多余輸入端應接至VDD端。當電源穩定性差或外界干擾較大時,多余輸入端一般不直接與電源(地)相連,而是通過一個電阻再與電源(地)相連,如圖3所示,R的阻值約為幾百千歐姆。



另外,采用輸入端并聯的方法來處理多余的輸入端也是可行的。但這種方法只能在電路工作速度不高,功耗不大的情況下使用。

3.　　　　 多余門的處置。

　　　　　CMOS集成電路在一般使用中,可將多余門的輸入端接VDD或VSS,而輸出端可懸空不管。當用CMOS集成電路來驅動較大輸入電流的元器件時,可將多余門按邏輯功能并聯使用。

4.　　　　 輸出端的使用方法。

　　在高速數字系統中,負載的輸入電容將直接影響信號的傳輸速度,在這種情況下,CMOS集成電路的扇出系數一般取為10~20。此時,如果輸出能力不足,通常的解決方法是選用驅動能力較強的緩沖器(如四同相/反相緩沖器CC4041),以增強輸出端吸收電流的能力。