3.2.5CMOS电路的电气特性和参数.ppt

3.2.4 CMOS电路的静电防护和锁定效应 1. 静电防护 为了防止静电击穿，在CMOS集成电路的每个输入端都设置了输入保护电路。 2. 锁定效应 当CMOS电路的输入端或输出端出现瞬时高压时，有可能使电路进入这样一种状态，即电源至电路公共端之间有很大的电流流过，输入端也失去了控制作用。 通过改进制造工艺，已经可以做到一般情况下不会发生，但还不能绝对避免。 3.2.5 CMOS电路的电气特性和参数 1. 直流电气特性和参数 也称静态特性，指电路处于稳定工作状态下的电压、电流特性，通常用一系列电气参数来描述。 2. 开关电气特性和参数 也称动态特性，是指电路在状态转换过程中的电压、电流特性。 (1) 传输延迟时间tpd 二极管的开关等效电路： 二极管与门 二极管或门 二极管构成的门电路的缺点 电平有偏移 带负载能力差 三极管的开关等效电路 电压传输特性 * (1) 输入高电平VIH和输入低电平VIL VDD为+5V时，74HC系列集成电路的VIH(min)约为3.5V， VIL(max)约为1.5V。 (2) 输出高电平VOH和输出低电平VOL VDD为+5V时， 74HC系列集成电路的VOH(min)为4.4V（当输出端流出的负载电流为－4mA时），VOL(max)为0.33V（当流入输出端的负载电流为4mA时）。 VNH＝VOH(min)－ VIH(min) ＝4.3－3.5＝0.8V VNL＝VIL(max)－ VOL(max) ＝1.5－0.33＝1.17V (4) 高电平输入电流IIH和低电平输入电流IIL IIH(max)和 IIL(max)通常在1μA 以下。 (3) 噪声容限VNH和VNL CMOS门电路的多余输入端不能悬空。可以与有用端并联，也可以按逻辑功能接VDD或地。 (5) 高电平输出电流IOH和低电平输出电流IOL 为了保证VOH≥VOH（min）、VOL≤VOL（max），分别规定了高电平输出电流的最大值IOH（max）和电平输出电流的最大值IOL（max）。在74HC系列电路中，当VDD＝5V时，RON(N)不大于50Ω，而RON(p)在100Ω 以内。 特别禁止输出端直接与电源或地相连 tpd=(tpHL+tpLH)/2 CL越小越有利于减小tpd和改善输出电压波形。 在CL＝50pF的条件下，74HC04的传输延迟时间tpd约为9ns。 (2) 动态功耗 3. 各种系列CMOS数字集成电路的性能比较 4000系列：工作电压范围比较宽（3~18V），但存在着传输延迟时间长（60~100ns）、负载能力弱的缺点。 HC/HCT系列是高速CMOS逻辑系列的简称。当VDD=5V时，tpd=10ns；输出高、低电平时的最大负载电流达4mA。 HC系列和HCT系列的区别在于：HC系列的工作电压范围较宽（2~6V），但它的输入、输出电平和负载能力不能和TTL电路兼容，适用于单纯由CMOS器件组成的系统中。而HCT系列一般仅工作在5V电源电压下，在输入、输出电平和负载能力上均可与TTL电路兼容，适用于由CMOS与TTL混合的系统中。 AHC/AHCT系列是改进的高速CMOS逻辑系列的简称。当VDD=5V时，tpd=3ns左右；输出高、低电平时的最大负载电流达8mA。 LVC是低压CMOS逻辑系列的简称。工作电源电压为（1.65~3.6V）；当VDD=5V时，tpd=3.8ns；输出高、低电平时的最大负载电流达24mA。 ALVC系列是改进的LVC逻辑系列的简称。性能更加优越。 在诸多系列的CMOS电路产品中，只要产品型号最后的数字相同，则它们的逻辑功能就是一样的；但它们的电气性能和参数就各不相同了。 型号开头的“74”或“54”是TI公司产品的标志。 74——民用产品，工作环境温度为-40~850C 54 ——军用产品，工作环境温度为-55~1250C 3.3.1 双极型二极管的开关特性和二极管门电路 3.3 双极型半导体二极管和三极管的开关特性 设VCC = 5V 加到A,B的 VIH=4V VIL=0.3V 二极管导通时 VDF=0.7V 4.7V 4.0V 4.0V 1.0V 0.3V 4.0V 1.0V 4.0V 0.3V 1.0V 0.3V