CMOS

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CMOS,A、P型和N型MOSFET的的数字电路(逻辑电路互补使用电路系统逻辑门等),和此类电子电路和IC。有许多示例是从中衍生出来的,并且模棱两可。 在该电路中,Vdd和Vss是电源线(Vdd相对于Vss具有大约3至15V的电势差),并且A是输入信号线。Vdd侧(图中的上侧)是PMOS-FET,而Vss侧(图中的下侧)是NMOS-FET。 当A的电位与Vss相同时,上FET导通,下FET关断。因...

CMOSA、P型和N型MOSFET的的数字电路逻辑电路互补使用电路系统逻辑门等),和此类电子电路和IC。有许多示例是从中衍生出来的,并且模棱两可。

CMOS原理

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在该电路中,Vdd和Vss是电源线(Vdd相对于Vss具有大约3至15V的电势差),并且A是输入信号线。Vdd侧(图中的上侧)是PMOS-FET,而Vss侧(图中的下侧)是NMOS-FET。

CMOS

当A的电位与Vss相同时,上FET导通,下FET关断。因此,输出Q的电位实质上等于Vdd。当A的电位与Vdd相同时,上FET关闭,下FET开启。因此,输出Q的电势基本上等于Vss。即,在Q中出现与A相反的电位。

CMOS功能

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仅使用其中一种(例如TTL,NMOS或PMOS)的方法中,电流始终在电路中流动,而在CMOS中,当逻辑取反(或者来自饱和栅极的电荷被充电)时,MOSFET的栅极饱和。仅用于提取电流的电流流动,从而可以实现具有低功耗的逻辑电路

此外,通过小型化,可以减少切换单个MOSFET所需的功率量。这样就可以通过简单地增加积分度来同时提高速度和降低功耗(Denard定律)。由于大部分功耗是在切换时执行的,因此还可以通过减少电路设计时的切换次数来降低功耗。

然而,由于由于小型化导致的漏电流的增加导致非开关期间的功耗增加,因此自21世纪初以来,用于生产商用微处理器的最先进的集成电路工艺已降低了上述功耗。已被取消,功耗的增加变得更加明显(一种称为“摩尔定律”的现象)。

过去,CMOS的缺点是运行速度比TTL和NMOS慢,这是因为除非电流一直持续到MOSFET的栅极饱和,否则切换不会发生。然而,由于小型化导致的栅极电容和Vdd-Vss的减小以及栅极电介质的变化已经克服了该缺点。

由于输入阻抗与TTL相比非常高,因此静电会积聚在输入端子上。此外,MOSFET结构本身对高电压非常敏感(当输入栅极的绝缘层被放电破坏时无法恢复),并且容易被静电损坏。为此,通常设置诸如二极管之类的保护电路以防止由于静电造成的损坏,但是,由于最近集成电路的小型化,存在静电电阻减小并且要保护的输入端子的数量增加的问题。

使用说明

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在CMOS结构中,P型半导体和N型半导体共存,这引起寄生元件(寄生二极管,寄生晶闸管等)。因此,如果由于某种原因输入电压偏离电源电压范围,则会发生MOSFET保持导通的闩锁现象。由于这个原因,有必要在输入端子处提供保护电路,例如二极管,该保护电路甚至可能超过电源电压范围。有带有这些保护电路的IC(输入允许功能)。

如果输入电压介于H和L之间,则电源侧和接地侧MOSFET不应同时导通(可能是电源电压和MOSFET阈值。视情况而定)。结果,在最坏的情况下,电源接地短路,并且流过大电流(通过电流)。此时产生的热量通常会自行损坏。因此,将不用作输入的输入端子(逻辑上不必在任何地方连接)固定为H或L,这样就不可能引起这种不确定的电位。需要稳定下来。

CMOS标准逻辑IC

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一组通用逻辑IC(标准逻辑IC)是用CMOS实现的一系列IC。本节将对它们进行说明。第 一个系列产品是RCA在 1968年发布的4000系列(CD4000系列),但主要产品是74HC系列,它与基于现有74系列的引脚排列兼容。

4000系列即使在基本门电路中也无法取代现有的TTL标准逻辑IC。尽管如此,从许多公司的第二源已被销售。在4000系列时代,已经开发出了许多采用TTL标准逻辑IC设计的电路板,而TTL标准逻辑IC的批量生产正变得越来越便宜。它仅在使用CMOS特性(例如具有宽容差的电源和电源电压)的应用中使用。

然而,兼容性销排列或(根据电设计)等(74系列兼容的替代74HC能够TTL的系列ħ的IgH速度Ç出现表示MOS),进一步74HCT(高速度CMOS TTL兼容)和74ACT输入信号电势条件与TTL兼容,并且出现了可以直接连接到TTL的类型。结果,CMOS标准逻辑迅速普及,价格下降,现在,它的使用已超过TTL标准逻辑IC。

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词条目录
  1. CMOS
  2. CMOS原理
  3. CMOS功能
  4. 使用说明
  5. CMOS标准逻辑IC

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