CMOS集成電路應(yīng)用常識

CMOS集成電路應(yīng)用常識? 電路的極限范圍。表1列出了CMOS集成電路的一般參數(shù)，表2列出了CMOS集成電路的極限參數(shù)。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(dāng)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。表1CMOS集成電路（CC4000系列）的一般參數(shù)表參數(shù)名稱符號單位電源電壓VDD（V）參數(shù)最大值最小值靜態(tài)功耗電流IDDuA51015輸入電流IIuA18土輸出低電平電流IOLmA51015輸出高電平電流IOHmA51015輸入邏輯低點平電壓VILV5103154輸入邏輯高電平電壓VIHV51071511輸出邏輯低點平電壓VOLV51015表2CMOS集成電路（CC4000系列）的極限參數(shù)表參數(shù)名稱符號極限值最高直流電源電壓VDD（max）+18V最低直流電源電壓VSS（min）最高輸入電壓VI（max）VDD最低輸入電壓VI（min）最大直流輸入電流II（max）士10mA儲存溫度范圍TS-65℃~+100℃工作溫度范（1）陶瓷扁平封裝TA-55℃~+100℃圍（2）陶瓷雙列直插封裝-55℃~+125℃（3）塑料雙列直插封裝-40℃~+85℃最大允許功耗（1）陶瓷扁平封裝TA=-55℃~+100℃PM200mW（2）陶瓷雙列直插封裝TA=-55℃~+100℃TA=+100℃~+250℃500mW;200mW（3）塑料雙列直插封裝TA=-55℃~+60℃TA=+60℃~+85℃500mW;200mW外引線焊接溫度（離封裝根部土處焊接，設(shè)定焊接時間為10S）TL+265℃應(yīng)當(dāng)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(shè)備應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。這是因為當(dāng)供電電源開啟或關(guān)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(xiàn)象有時并不呈現(xiàn)電路失效或損壞現(xiàn)象，但有可能縮短電路的使用壽命，或者在芯片內(nèi)部留下隱患，使電路的性能指標(biāo)逐漸變劣。?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(guān)功能端上，只要出現(xiàn)大于的反極性電壓，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(nèi)都能正常工作，當(dāng)使用時應(yīng)充分考慮以下幾點：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(guān)。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。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(biāo)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(biāo)。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(jīng)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(dǎo)致電路的損壞。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(tǒng)設(shè)計中，功耗并不是主要考慮的設(shè)計指標(biāo)。?輸入和輸出端使用規(guī)則。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(yīng)小于10mA。如果輸入端接有較大的電容C時，應(yīng)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。0- i=i |_p 0T1 上R Vo圖1輸入端的保護方法多余輸入端的處置。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(yīng)接至VSS端；與門（與非門）的多余輸入端應(yīng)接至VDD端。當(dāng)電源穩(wěn)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。VddQVddVddQVdd Q 」Vo圖2 Q 」Vo圖33余輸入端的處置另外，采用輸入端并聯(lián)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。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(dāng)用CMOS集成電路來驅(qū)動較大輸入電流的元器件時，可將多余門按邏輯功能并聯(lián)使用。輸出端的使用方法。在高速數(shù)字系統(tǒng)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(shù)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(qū)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。? 寄生可控硅效應(yīng)的防護措施。由于CMOS集成電路的互補特點，造成了在電路內(nèi)部有一個寄生的可控硅（VS）效應(yīng)。當(dāng)CMOS集成電路受到某種意外因素激發(fā)，如電感、電火花，在電源上引起的噪聲往往要超過CMOS集成電路的擊穿電壓（約25V）。這時，集成電路的VDD端和VSS端之間會出現(xiàn)一種低阻狀態(tài)，電源電壓突然降低，電流突然增加，如果電源沒有限流措施，就會把電路內(nèi)部連接VDD或VSS的鋁線燒斷，造成電路永久性損壞。

如果電源有一定的限流措施（例如電源電流限在250mA以內(nèi)），在出現(xiàn)大電流、低電壓狀態(tài)時，及時關(guān)斷電源，就能保證電路安全無損。重新打開電源，電路仍能正常工作。簡單的限流方法是用電阻和穩(wěn)壓管進行限流，如附圖1所示。圖中穩(wěn)壓管的擊穿電壓就是CMOS集成電路的工作電壓，電阻用來限流，電容用來提供電路翻轉(zhuǎn)時所需的瞬態(tài)電流。V40Rs〔寸+-航idRs〔寸+-航id〕

300mAVdd*c CMOS電路VssIDOuF圖1冏單限流方法寄生VS造成損壞的電路用萬用表電阻擋就可判斷。正常電路，VDD—VSS之間有二極管特性：VS燒毀的電路，VDD?VSS之間呈開路狀態(tài)。在系統(tǒng)中，被損壞的電路如果加交流信號，其輸