CMOS邏輯電路 - 中文百科知識

CMOS之所以流行的一些原因為: •邏輯函式很容易用CMOS電路來實現。

•CMOS允許極高的邏輯集成密度。

其含義就是邏輯電路可以 ... CMOS邏輯電路 雖然製造積體電路的方法有多種，但對於數字邏輯電路而言CMOS是主要的方法。

CMOS是單詞的首字母縮寫，代表互補的金屬氧化物半導體(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，它指的是一種特殊類型的電子積體電路(IC)。

積體電路是一塊微小的矽片，它包含有幾百萬個電子元件。

術語IC隱含的含義是將多個單獨的積體電路集成到一個電路中，產生一個十分緊湊的器件。

在通常的術語中，積體電路通常稱為晶片，而為計算機套用設計的IC稱為計算機晶片。

雖然製造積體電路的方法有多種，但對於數字邏輯電路而言CMOS是主要的方法。

桌面個人計算機、工作站、視頻遊戲以及其它成千上萬的其它產品都依賴於CMOS積體電路來完成所需的功能。

當我們注意到所有的個人計算機都使用專門的CMOS晶片，如眾所周知的微處理器，來獲得計算性能時，CMOSIC的重要性就不言而喻了。

CMOS之所以流行的一些原因為:•邏輯函式很容易用CMOS電路來實現。

•CMOS允許極高的邏輯集成密度。

其含義就是邏輯電路可以做得非常小，可以製造在極小的面積上。

•用於製造矽片CMOS晶片的工藝已經是眾所周知，並且CMOS晶片的製造和銷售價格十分合理。

這些特徵及其它特徵都為CMOS成為製造IC的主要工藝提供了基礎。

CMOS可以作為學習在電子網路中如何實現邏輯功能的工具。

CMOS它允許我們用簡單的概念和模型來構造邏輯電路。

而理解這些概念只需要基本的電子學概念。

CMOS邏輯門電路的系列及主要參數:1．CMOS邏輯門電路的系列CMOS積體電路誕生於20世紀60年代末，經過製造工藝的不斷改進，在套用的廣度上已與TTL平分秋色，它的技術參數從總體上說，已經達到或接近TTL的水平，其中功耗、噪聲容限、扇出係數等參數優於TTL。

CMOS積體電路主要有以下幾個系列。

（1）基本的CMOS——4000系列。

這是早期的CMOS集成邏輯門產品，工作電源電壓範圍為3～18V，由於具有功耗低、噪聲容限大、扇出係數大等優點，已得到普遍使用。

缺點是工作速度較低，平均傳輸延遲時間為幾十ns，最高工作頻率小於5MHz。

（2）高速的CMOS——HC（HCT）系列。

該系列電路主要從製造工藝上作了改進，使其大大提高了工作速度，平均傳輸延遲時間小於10ns，最高工作頻率可達50MHz。

HC系列的電源電壓範圍為2～6V。

HCT系列的主要特點是與TTL器件電壓兼容，它的電源電壓範圍為4.5～5.5V。

它的輸入電壓參數為VIH（min）=2.0V；VIL（max）=0.8V，與TTL完全相同。

另外，74HC/HCT系列與74LS系列的產品，只要最後3位數字相同，則兩種器件的邏輯功能、外形尺寸，引腳排列順序也完全相同，這樣就為以CMOS產品代替TTL產品提供了方便。

（3）先進的CMOS——AC（ACT）系列該系列的工作頻率得到了進一步的提高，同時保持了CMOS超低功耗的特點。

其中ACT系列與TTL器件電壓兼容，電源電壓範圍為4.5～5.5V。

AC系列的電源電壓範圍為1.5～5.5V。

AC（ACT）系列的邏輯功能、引腳排列順序等都與同型號的HC（HCT）系列完全相同。

2．CMOS邏輯門電路的主要參數CMOS門電路主要參數的定義同TTL電路，下面主要說明CMOS電路主要參數的特點。

（1）輸出高電平VOH與輸出低電平VOL。

CMOS門電路VOH的理論值為電源電壓VDD，VOH（min）=0.9VDD；VOL的理論值為0V，VOL（max）=0.01VDD。

所以CMOS門電路的邏輯擺幅（即高低電平之差）較大，接近電源電壓VDD值。

（2）閾值電壓Vth。

從CMOS非門電壓傳輸特性曲線中看出，輸出高低電平的過渡區很陡，閾值電壓Vth約為VDD/2。

（3）抗干擾容限。

CMOS非門的關門電平VOFF為0.45VDD，開門電平VON為0.55VDD。

因此，其高、低電平噪聲容限均達0.45VDD。

其他CMOS門電路的噪聲容限一般也大於0.3VDD，電源電壓VDD越大，其抗干擾能力越強。

（4）傳輸延遲與功耗。

CMOS電路的功耗很小，一般小於1mW/門，但傳輸延遲較大，一般為幾十ns/門，且與電源電壓有關，電源電壓越高，CMOS電路的傳輸延遲越小，功耗越大。

前面提到74HC高速CMOS系列的工作速度己與TTL系列相當。

（5）扇出係數。

因CMOS電路有極高的輸入阻抗，故其扇出係數很大，一般額定扇出係數可達50。

但必須指出的是，扇出係數是指驅動CMOS電路的個數，若就灌電流負載能力和拉電流負載能力而言，CMOS電路遠遠低於TTL電路。

CMOS邏輯門電路是在TTL電路問世之後，所開發出的第二種廣泛套用的數字集成器件，從發展趨勢來看，由於製造工藝的改進，CMOS電路的性能有可能超越TTL而成為占主導地位的邏輯器件。

CMOS電路的工作速度可與TTL相比較，而它的功耗和抗干擾能力則遠優於TTL。

此外，幾乎所有的超大規模存儲器件，以及PLD器件都採用CMOS藝製造，且費用較低。

早期生產的CMOS門電路為4000系列，隨後發展為4000B系列。

當前與TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可與TTL器件交換使用。

MOS管主要參數：1.開啟電壓VT•開啟電壓（又稱閾值電壓）：使得源極S和漏極D之間開始形成導電溝道所需的柵極電壓；•標準的N溝道MOS管，VT約為3～6V；•通過工藝上的改進，可以使MOS管的VT值降到2～3V。

2.直流輸入電阻rgs•即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比•這一特性有時以流過柵極的柵流表示•MOS管的RGS可以很容易地超過1010Ω。

3.漏源擊穿電壓BVDS•在VGS=0（增強型）的條件下，在增加漏源電壓過程中使ID開始劇增時的VDS稱為漏源擊穿電壓BVDS•ID劇增的原因有下列兩個方面：（1）漏極附近耗盡層的雪崩擊穿（2）漏源極間的穿通擊穿•有些MOS管中，其溝道長度較短，不斷增加VDS會使漏區的耗盡層一直擴展到源區，使溝道長度為零，即產生漏源間的穿通，穿通後源區中的多數載流子，將直接受耗盡層電場的吸引，到達漏區，產生大的ID4.柵源擊穿電壓BVGS•在增加柵源電壓過程中，使柵極電流IG由零開始劇增時的VGS，稱為柵源擊穿電壓BVGS。

5.低頻跨導gm•在VDS為某一固定數值的條件下，漏極電流的微變數和引起這個變化的柵源電壓微變數之比稱為跨導•gm反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力•是表征MOS管放大能力的一個重要參數•一般在十分之幾至幾mA/V的範圍內6.導通電阻RON•導通電阻RON說明了VDS對ID的影響，是漏極特性某一點切線的斜率的倒數•在飽和區，ID幾乎不隨VDS改變，RON的數值很大，一般在幾十千歐到幾百千歐之間•由於在數字電路中，MOS管導通時經常工作在VDS=0的狀態下，所以這時的導通電阻RON可用原點的RON來近似•對一般的MOS管而言，RON的數值在幾百歐以內7.極間電容•三個電極之間都存在著極間電容：柵源電容CGS、柵漏電容CGD和漏源電容CDS•CGS和CGD約為1～3pF•CDS約在0.1～1pF之間8.低頻噪聲係數NF•噪聲是由管子內部載流子運動的不規則性所引起的•由於它的存在，就使一個放大器即便在沒有信號輸人時，在輸出端也出現不規則的電壓或電流變化•噪聲性能的大小通常用噪聲係數NF來表示，它的單位為分貝（dB）•這個數值越小，代表管子所產生的噪聲越小•低頻噪聲係數是在低頻範圍內測出的噪聲係數•場效應管的噪聲係數約為幾個分貝，它比雙極性三極體的要小熱門詞條811FlashPlaymibshare一刀劍神域特別篇別再猶豫大豐旅行社寬頻尊師重道巴西莓廣汽傳祺建中彩色影印徐瑞蓮晉江瀟湘冬兒燃白米笨小孩肉骨茶脫氫表雄酮藍寶石公主號顧客抱怨BenzpPTxRuckus世上只有媽媽好丘逢甲吉本實憂太陽好想再聽一遍如果你也聽說寂天小黑人後藤新平沉默的小鎮紀露霞荷包趙仁成這個是殭屍嗎酒星鋼鐵是怎樣煉成的高恩雅OvertheRainbowSLIP業餘無線電傳統市場噴霧林韋伶電腦風扇魔法門之英雄無敵ⅥCMOS邏輯電路@百科知識中文網