CMOS電平

COMS集成電路是互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary symmetry metal oxide semiconductor）集成電路的英文縮寫(xiě)，電路的許多基本邏輯單元都是用增強(qiáng)型PMOS晶體管和增強(qiáng)型NMOS管按照互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)形式連接的，靜態(tài)功耗很小。COMS電路的供電電壓電壓波動(dòng)允許±10，當(dāng)輸出電壓高于VDD-0.5VVDD范圍比較廣在+5--+15V均能正常工作，時(shí)為邏輯1，輸出電壓低于VSS+0.5V(VSS為數(shù)字地)為邏輯0，扇出數(shù)為10--20個(gè)COMS門(mén)電路.

輸出L：<0.1*Vcc；H：>0.9*Vcc

輸入L：<0.3*Vcc；H：>0.7*Vcc

由于CMOS電源采用12V，則輸入低于3.6V為低電平，噪聲容限為1.8V，高于3.5V為高電平，噪聲容限高為1.8V。比TTL有更高的噪聲容限。

輸出高電平和輸出低電平：Uoh≈Vcc，Uol≈GND，

輸入高電平和輸入低電平：Uih≥0.7Vcc，Uil≤0.2Vcc

由上面可知，在同樣5V電源的電壓情況下，CMOS電路可以直接驅(qū)動(dòng)TTL，而TTL電路不能直接驅(qū)動(dòng)CMOS電路，故TTL電路驅(qū)動(dòng)CMOS電路需上拉電阻。

3.3V CMOS可以直接驅(qū)動(dòng)5V的TTL電路。

（當(dāng)然上面是一般情況，具體還是要查看所用芯片的datasheet,只要在用的時(shí)候注意就行）

比較：A：TTL電路是電流控制器件、CMOS電路是電壓控制器件

B：TTL電路的速度快，傳輸延遲短（5-10ns）但是功耗大

CMOS電路的速度慢，傳輸延遲長(zhǎng)（25-50ns），但功耗低，CMOS電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片越熱，這是正常現(xiàn)象。

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二、COMS電路的鎖定效應(yīng)

COMS電路由于輸入太大的電流，內(nèi)部的電流急劇增大，除非切斷電源，電流一直在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時(shí)，COMS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上，很容易燒毀芯片。

防御措施：

1）在輸入端和輸出端加鉗位電路，使輸入和輸出不超過(guò)不超過(guò)規(guī)定電壓。

2）芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD端出現(xiàn)瞬間的高壓。

3）在VDD和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進(jìn)去。

4）當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí)，開(kāi)關(guān)要按下列順序：開(kāi)啟時(shí)，先開(kāi)啟COMS電路得電源，再開(kāi)啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源；關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉輸入信號(hào)和負(fù)載的電源，再關(guān)閉COMS電路的電源。

三、CMOS電平接口

我們對(duì)它也不陌生，也是經(jīng)常和它打交道了，一些關(guān)于CMOS的半導(dǎo)體特性在這里就不必啰嗦了。許多人都知道的是，正常情況下CMOS的功耗和抗干擾能力遠(yuǎn)優(yōu)于TTL。但是鮮為人知的是，在高轉(zhuǎn)換頻率時(shí)，CMOS系列實(shí)際上卻比TTL消耗更多的功率。

由于CMOS的工作電壓目前已經(jīng)可以很小了，有的FPGA內(nèi)核工作電壓甚至接近1.5V，這樣就使得電平之間的噪聲容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于電壓波動(dòng)而引發(fā)的信號(hào)判斷錯(cuò)誤。

眾所周知，CMOS電路的輸入阻抗是很高的，因此，它的耦合電容容量可以很小，而不需要使用大的電解電容器了。由于CMOS電路通常驅(qū)動(dòng)能力較弱，所以必須先進(jìn)行TTL轉(zhuǎn)換后再驅(qū)動(dòng)ECL電路。

此外，設(shè)計(jì)CMOS接口電路時(shí)，要注意避免容性負(fù)載過(guò)重，否則的話會(huì)使得上升時(shí)間變慢，而且驅(qū)動(dòng)器件的功耗也將增加(因?yàn)槿菪载?fù)載并不耗費(fèi)功率)。

四、COMS電路的使用注意事項(xiàng)

1)COMS電路時(shí)電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對(duì)干擾信號(hào)的捕捉能力很強(qiáng)。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個(gè)恒定的電平。

2)輸入端接低內(nèi)阻的信號(hào)源時(shí)，要在輸入端和信號(hào)源之間要串聯(lián)限流電阻，使輸入的電流限制在1mA之內(nèi)。

3)當(dāng)接長(zhǎng)信號(hào)傳輸線時(shí)，在COMS電路端接匹配電阻。

4)當(dāng)輸入端接大電容時(shí)，應(yīng)該在輸入端和電容間接保護(hù)電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0是外界電容上的電壓。

5)COMS的輸入電流超過(guò)1mA，就有可能燒壞COMS。

五、CMOS的趨勢(shì)

進(jìn)入2000年后，電子電路低電壓化的步伐加快了。這與電子設(shè)備的信號(hào)處置從模仿向數(shù)字轉(zhuǎn)移有親密的關(guān)系。像CG（ComputerGraphic,計(jì)算機(jī)圖形）那樣，進(jìn)一步以高速度、高密度（3D，MPEG2，5.lch環(huán)繞平面聲等）、而且用電池驅(qū)動(dòng)的筆記本電腦停止編輯、閱覽。像數(shù)碼照相機(jī)（百萬(wàn)像素&長(zhǎng)時(shí)間電池）那樣，請(qǐng)求更低的功率耗費(fèi)。
從這種市場(chǎng)意向和半導(dǎo)體廠家的高集成度、高附加值兩個(gè)角度看，都請(qǐng)求器件的微細(xì)化、低電壓化。表13.4列出了包括EIA／JEDEC依然在審議中的電源電壓范圍的規(guī)范化意向。低電壓化業(yè)已進(jìn)入1.0V系電源。
表13.5列出其輸入電壓規(guī)格（接口規(guī)格）的意向，到3.3V系（或者3.0V系）電源電壓，都是VIL=0.8V、VIH=2.0V就是說(shuō)以維持TTL電平的“LVTTL”(LV：LowVoltage)作為輸入電壓規(guī)格規(guī)范，在TTL習(xí)氣運(yùn)用的信息、通訊范疇運(yùn)用著。不過(guò)在電源電壓進(jìn)一步降低后，VIL，和VIH的規(guī)格就只能采用CMOS電平規(guī)范。圖13.6形象地表現(xiàn)出電源電壓和高速化的關(guān)系。TTL運(yùn)用在以5V工作為中心的高速應(yīng)用范疇，3V系的應(yīng)用被合適于Bi-CMOS技術(shù)的低電壓型(LVTTL)掩蓋。TTL/LVTTL的電路閾值設(shè)計(jì)大約是1.4V，輸入“L”/“H”的電壓規(guī)格是0.8V/2.0V。

CMOS在原來(lái)寬的工作電壓范圍的根底上，產(chǎn)生了低電壓、高速產(chǎn)品，也包含了TTL的性能。CMOS的電路閾值設(shè)計(jì)為1/2VDD，輸入“L”/“H”的電壓規(guī)格是0.25～0.35VDD/0.65～0.75VDD。
CMOS器件的接口以CMOS電平為規(guī)范，不過(guò)也產(chǎn)生適用特定用處的接口規(guī)格。最大的意向是差動(dòng)傳送。這一點(diǎn)將在后面引見(jiàn)。

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