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[导读]为增进大家对CMOS的认识,本文将对CMOS门电路设计规则、CMOS的接口电路问题以及CMOS输入端的保护问题予以介绍。

CMOS图像传感器、CMOS放电,这都是大家常见到的字眼。对于CMOS,我们或多或少有些了解。为增进大家对CMOS的认识,本文将对CMOS门电路设计规则、CMOS的接口电路问题以及CMOS输入端的保护问题予以介绍。如果你丢CMOS具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、CMOS门电路设计规则

静态的CMOS电路的设计有着一定的规则,而正是这些规则使得其电路的设计变得非常简单。如图所示,COMS电路中最主要的部分是上拉网络PUN(PullUpNet)和下拉网络PDN(PullDownNet),这两个网络内部结构是对称互补的,或者说是对偶的。所谓的对称互补,即是指下拉网络中全是NMOS,而上拉网络中全是PMOS,两者数量相同;并且,下拉网络中组成“与”逻辑的MOS管,在上拉网络中对应的为“或”逻辑,在下拉网络中组成“或”逻辑的MOS管,在上拉网络中对应的为“与”逻辑。由于互补,上拉网络与下拉网络不会同时导通。

由于结构是互补对称的,CMOS电路的功能可以由下拉网络或者上拉网络单独来确定。对于下拉网络,先根据各个NMOS的串并联关系列出表达式,最后整体取反一下(取反是因为下拉网络为真时输出是低电平0);对于上拉网络,先将各个输入取反,再根据各个PMOS的串并联关系写出表达式。其中,串联为与,并联为或。

设计的过程则刚好反过来,先根据功能确定逻辑表达式,再选择下拉网络或者上拉网络中的一个作为切入点,根据与或关系确定MOS管的串并联,将其中一个网络画出来,最后根据互补关系画出另外一个网络。

二、CMOS的接口电路问题

(1)CMOS电路与运放连接。当和运放连接时,若运放采用双电源,CMOS采用的是独立的另一组电源。若运放使用单电源,且与CMOS使用的电源一样,则可直接相连。

(2)CMOS与TTL等其它电路的连接。在电路中常遇到TTL电路和CMOS电路混合使用的情况,由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及负载能力等参数不同,因此他们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路,使前级器件的输出的逻辑电平满足后级器件对输入电平的要求,并不得对器件造成损坏。逻辑器件的接口电路主要应注意电平匹配和输出能力两个问题,并与器件的电源电压结合起来考虑。下面分两种情况来说明:

(A)TTL到CMOS的连接。用TTL电路去驱动CMOS电路时,由于CMOS电路是电压驱动器件,所需电流小,因此电流驱动能力不会有问题,主要是电压驱动能力问题,TTL电路输出高电平的最小值为2.4V,而CMOS电路的输入高电平一般高于3.5V,这就使二者的逻辑电平不能兼容。为此可在TTL的输出端与电源之间接一个电阻R(上拉电阻)可将TTL的电平提高到3.5V以上。

(B)CMOS到TTL的连接。CMOS电路输出逻辑电平与TTL电路的输入电平可以兼容,但CMOS电路的驱动电流较小,不能够直接驱动TTL电路。为此可采用CMOS/TTL专用接口电路,如CMOS缓冲器CC4049等,经缓冲器之后的高电平输出电流能满足TTL电路的要求,低电平输出电流可达4mA。实现CMOS电路与TTL电路的连接。需说明的时,CMOS与TTL电路的接口电路形式多种多样,实用中应根据具体情况进行选择。

三、输出端的保护问题

(1)MOS器件输出端既不允许和电源短接,也不允许和地短接,否则输出级的MOS管就会因过流而损坏。

(2)在CMOS电路中除了三端输出器件外,不允许两个器件输出端并接,因为不同的器件参数不一致,有可能导致NMOS和PMOS器件同时导通,形成大电流。但为了增加电路的驱动能力,允许把同一芯片上的同类电路并联使用。

(3)当CMOS电路输出端有较大的容性负载时,流过输出管的冲击电流较大,易造成电路失效。为此,必须在输出端与负载电容间串联一限流电阻,将瞬态冲击电流限制在10mA以下。

以上便是此次小编带来的“CMOS”相关内容,通过本文,希望大家对CMOS门电路设计规则、CMOS的接口电路问题以及CMOS输入端的问题具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

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