CMOS集成电路性能特点及注意事项

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CMOS集成电路性能特点及注意事项

目前数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路（主要为TTL）和单极型集成电路（CMOS、NMOS、PMOS等）。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。




CMOS集成电路的简介



CMOS互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成CMOS数字集成电路的基本单元。

金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由 MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为 CMOS-IC（ Complementary MOS Integrated CIRcuit）。




CMOS集成电路的性能特点



微直流功耗 — CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。

高噪声容限 — CMOS电路的噪声容限一般在40%电源电压以上。

宽工作电压范围 — CMOS电路的电源电压一般为1.5~18伏。

高逻辑摆幅 — CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电压的“1”为VDD，逻辑“0”为VSS。

高输入阻抗 — CMOS电路的输入阻抗大于108Ω,一般可达1010Ω。

高扇出能力 — CMOS电路的扇出能力大于50。   

低输入电容— CMOS电路的输入电容一般不大于5PF。      

宽工作温度范围 — 陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为 - 55 0C ~ 125 0C；塑封的CMOS电路为 – 40 0C ~ 85 0C。      

所有的输入均有删保护电路，良好的抗辐照特性等。




CMOS与TTL的比较



CMOS发展比TTL晚，但是以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了TTL。以下比较两者性能，大家就知道其原因了。

1.CMOS是场效应管构成，TTL为双极晶体管构成

2.CMOS的逻辑电平范围比较大（5～15V），TTL只能在5V下工作

3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力差

4.CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门）

5.CMOS的工作频率较TTL略低，但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。




CMOS集成电路的使用注意事项



1、CMOS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。

2、输入端接低内组的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。

3、当接长信号传输线时，在CMOS电路端接匹配电阻。

4、当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。

5、CMOS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏CMOS。