CMOS門電路設(shè)計(jì)應(yīng)遵循什么規(guī)則?CMOS接口注意事項(xiàng)介紹

CMOS圖像傳感器、CMOS放電，這都是大家常見(jiàn)到的字眼。對(duì)于CMOS，我們或多或少有些了解。為增進(jìn)大家對(duì)CMOS的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)CMOS門電路設(shè)計(jì)規(guī)則、CMOS的接口電路問(wèn)題以及CMOS輸入端的保護(hù)問(wèn)題予以介紹。如果你丟CMOS具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、CMOS門電路設(shè)計(jì)規(guī)則

靜態(tài)的CMOS電路的設(shè)計(jì)有著一定的規(guī)則，而正是這些規(guī)則使得其電路的設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單。如圖所示，COMS電路中最主要的部分是上拉網(wǎng)絡(luò)PUN(PullUpNet)和下拉網(wǎng)絡(luò)PDN(PullDownNet)，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是對(duì)稱互補(bǔ)的，或者說(shuō)是對(duì)偶的。所謂的對(duì)稱互補(bǔ)，即是指下拉網(wǎng)絡(luò)中全是NMOS，而上拉網(wǎng)絡(luò)中全是PMOS，兩者數(shù)量相同;并且，下拉網(wǎng)絡(luò)中組成“與”邏輯的MOS管，在上拉網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的為“或”邏輯，在下拉網(wǎng)絡(luò)中組成“或”邏輯的MOS管，在上拉網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的為“與”邏輯。由于互補(bǔ)，上拉網(wǎng)絡(luò)與下拉網(wǎng)絡(luò)不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。

由于結(jié)構(gòu)是互補(bǔ)對(duì)稱的，CMOS電路的功能可以由下拉網(wǎng)絡(luò)或者上拉網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)來(lái)確定。對(duì)于下拉網(wǎng)絡(luò)，先根據(jù)各個(gè)NMOS的串并聯(lián)關(guān)系列出表達(dá)式，最后整體取反一下(取反是因?yàn)橄吕W(wǎng)絡(luò)為真時(shí)輸出是低電平0);對(duì)于上拉網(wǎng)絡(luò)，先將各個(gè)輸入取反，再根據(jù)各個(gè)PMOS的串并聯(lián)關(guān)系寫出表達(dá)式。其中，串聯(lián)為與，并聯(lián)為或。

設(shè)計(jì)的過(guò)程則剛好反過(guò)來(lái)，先根據(jù)功能確定邏輯表達(dá)式，再選擇下拉網(wǎng)絡(luò)或者上拉網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)作為切入點(diǎn)，根據(jù)與或關(guān)系確定MOS管的串并聯(lián)，將其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)畫出來(lái)，最后根據(jù)互補(bǔ)關(guān)系畫出另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

二、CMOS的接口電路問(wèn)題

(1)CMOS電路與運(yùn)放連接。當(dāng)和運(yùn)放連接時(shí)，若運(yùn)放采用雙電源，CMOS采用的是獨(dú)立的另一組電源。若運(yùn)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，由于這些電路相互之間的電源電壓和輸入、輸出電平及負(fù)載能力等參數(shù)不同，因此他們之間的連接必須通過(guò)電平轉(zhuǎn)換或電流轉(zhuǎn)換電路，使前級(jí)器件的輸出的邏輯電平滿足后級(jí)器件對(duì)輸入電平的要求，并不得對(duì)器件造成損壞。邏輯器件的接口電路主要應(yīng)注意電平匹配和輸出能力兩個(gè)問(wèn)題，并與器件的電源電壓結(jié)合起來(lái)考慮。下面分兩種情況來(lái)說(shuō)明：

(A)TTL到CMOS的連接。用TTL電路去驅(qū)動(dòng)CMOS電路時(shí)，由于CMOS電路是電壓驅(qū)動(dòng)器件，所需電流小，因此電流驅(qū)動(dòng)能力不會(huì)有問(wèn)題，主要是電壓驅(qū)動(dòng)能力問(wèn)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于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(gè)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(qū)動(dòng)電流較小，不能夠直接驅(qū)動(dòng)TTL電路。為此可采用CMOS/TTL專用接口電路，如CMOS緩沖器CC4049等，經(jīng)緩沖器之后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(dá)4mA。實(shí)現(xiàn)CMOS電路與TTL電路的連接。需說(shuō)明的時(shí)，CMOS與TTL電路的接口電路形式多種多樣，實(shí)用中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

三、輸出端的保護(hù)問(wèn)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(jí)的MOS管就會(huì)因過(guò)流而損壞。

(2)在CMOS電路中除了三端輸出器件外，不允許兩個(gè)器件輸出端并接，因?yàn)椴煌钠骷?shù)不一致，有可能導(dǎo)致NMOS和PMOS器件同時(shí)導(dǎo)通，形成大電流。但為了增加電路的驅(qū)動(dòng)能力，允許把同一芯片上的同類電路并聯(lián)使用。

(3)當(dāng)CMOS電路輸出端有較大的容性負(fù)載時(shí)，流過(guò)輸出管的沖擊電流較大，易造成電路失效。為此，必須在輸出端與負(fù)載電容間串聯(lián)一限流電阻，將瞬態(tài)沖擊電流限制在10mA以下。

以上便是此次小編帶來(lái)的“CMOS”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)CMOS門電路設(shè)計(jì)規(guī)則、CMOS的接口電路問(wèn)題以及CMOS輸入端的問(wèn)題具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!