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[学堂]晶体管CMOS的基本知识 [复制链接]

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离线wang1984jian
 
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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2009-04-24
— 本帖被 mydigit 从 MyDigit学堂 移动到本区(2013-05-20) —
  目前使用最最广泛的晶体管是CMOS晶体管,CMOS晶体管特点是什么?首先CMOS晶体管功耗和抗干扰能力优于同时期的TTL器件,而且速度和TTL器件相当,所以CMOS取代TTL是大势所趋,我们看到目前集成电路上的晶体管还有几乎所有PLD器件都是采用CMOS技术,这一点就说明了CMOS的大行其道。

  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数字集成电路是利用NMOS管和PMOS管巧妙组合成的电路,属于一种微功耗的数字集成电路。主要系列有:

  1.标准型4000B/4500B系列

  该系列是以美国RCA公司的CD4000B系列和CD4500B系列制定的,与美国Motorola公司的MC14000B系列和C14500B系列产品完全兼容。该系列产品的最大特点是工作电源电压范围宽(3~18V)、功耗最小、速度较低、品种多、价格低廉,是目前CMOS集成电路的主要应用产品。

  2.74HC?系列

  54/74HC?系列是高速CMOS标准逻辑电路系列,具有与74LS ? 系列同等的工作度和CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。74HCxxx是74LSxxx同序号的翻版,型号最后几位数字相同,表示电路的逻辑功能、管脚排列完全兼容,为用74HC替代74LS提供了方便。

  3. 74AC?系列

  该系列又称“先进的CMOS集成电路”,54/74AC 系列具有与74AS系列等同的工作速度和与CMOS集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。

  CMOS集成电路的主要特点有:

  (1)具有非常低的静态功耗。在电源电压VCC=5V时,中规模集成电路的静态功耗小于100mW。

  (2)具有非常高的输入阻抗。正常工作的CMOS集成电路,其输入保护二极管处于反偏状态,直流输入阻抗大于100MΩ。

  (3)宽的电源电压范围。CMOS集成电路标准4000B/4500B系列产品的电源电压为3~18V。

  (4)扇出能力强。在低频工作时,一个输出端可驱动CMOS器件50个以上输入端。

  (5)抗干扰能力强。CMOS集成电路的电压噪声容限可达电源电压值的45%,且高电平和低电平的噪声容限值基本相等。

  (6)逻辑摆幅大。CMOS电路在空载时,输出高电平VOH≥VCC-0.05V,输出低电平V0L≤0.05V。

  CMOS集成电路的性能特点

  微功耗?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"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。



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