CMOS集成电路的保护措施.doc

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1、CMOS集成电路的保护措施CM0S集成电路具有一系列的优点，如功耗低，噪声容限大，抗干扰能力强，可以单电源驱动，电源应用范围广，输入阻抗高，价格低，易于大规模集成等。因此它巳成为80年代集成电路领域中发展最快的品种。下面介绍一些具体应用时的注意事项，一·CMOS电路输入端的处理1．输入信号电压范围：输入额定电压不能施加在Vss一0．3≤Vin≤VD+0．3范围之外的电压，即输入低电平不得低于Vss-0．3V，输入高电平不得高于VD口+0．3V。2．输入电流的限制：每个输入端输入电流的绝对值应限制在1OmA以内，一般输入电流以不超过1mA为佳’这可以通过在输入端加

2、接一个限流电阻来实现。3．输入信号线的考虑；有时为了消除信号的延迟和噪声，信号线必须加接电容。在切断电源开关瞬间，电容将通过输入保护二极管和电源内阻放电。当电容容量较大时瞬时放电电流就会很大，有可能烧坏输入保护二极管。因此一般当电容容量小于500P时信号线可直接接入输入端。当电容大于500P时必须通过一个限流电阻与输入端相接，以防止输入端的过电流损坏。另外，当输入信号线较长时，必然产生较大的分布电容和分布电感，很容易构成LC振荡。一旦产生振荡负电压时很有可能使输入端保护二极管损坏。因此当输入信号线较长时也要通过一个限流电阻接入输入端。=、CMOS电路多余输入端的

3、处理TTL等电路在忘记处理不使用的输入端时只不过会引起错误的动作，而cMOS电路则会；}起漏源电流上升，结温升高，具体表现在①逻辑电平不正常，③由于cMOS电路输入阻抗高，因此容易接受外界噪声干扰，使电路产生误动作，③容易使栅极感应静电，造成栅击穿，使电路受到损坏，因此CMOS电路输入端不允许悬空。多余的输入端，可根据具体情况与V。或GND相连接，也可和其它的输入端相连接。当和V。或GND相接时，V和GND也作为一个信号输入，因此这部分电路也产生一定的动作I当和其它输入端相接时，对接线及印刷线路设计而言比较简单，但相应地门限电平变化时杂声容限也会降低，并且会增加

4、输入容量，使速度下低，因而应视用途不同而加以注意。需特别指出的是整个系统的悬空。当印刷板的插麈接触不良，或者插座拔去并长时期搁置时常含使下一级电路输入端漂浮而造成损坏。因此为了安全起见，可以在备输入端上接入限流保扩电阻，如图所示。兰、静电击穿与预防措彘为了防止产生静电击穿，通常在制造集成电路时在每个输入端上都加有标准保护网络。然而有了保护弼络并不等于绝对安全。一般保护网络只能承受1KV左右的静电和几伏的干扰脉冲尖峰，而人们在迅速穿脱人造纤维的服装时由于衣服之间的激烈摩擦，会产生高迭几万伏的静电，这样i~g#g位如加在MOS器件的栅极和衬底之间，则MOS器件仍有可

5、能被损坏。因此使用时仍应特别拄意以下几点l1．运输和保存时用铝箔或导电性容器密封起来，绝不能存放在易产生静电的泡沫塑料、塑料袋或其它容器中。2．工作时人体通过高阻接地，工作服，手套等应由无静电材料制成。3．为防止电测量仪器的来自交流电的漏电，备类仪器均应良好接地。4．特别注意烙铁外壳应良好接地，或在焊接时拔去电源插头，以防漏电。5．焊接印刷板部件时，CMOS电路应在最后安装。装好CMOS电路的印刷板应用短路插头短路后存放，或者存放在屏蔽的导电盒内。6．调试CMOS电路时，如信号谅和电路板是用两组电源，则开机时先接通CMOS装置的电源，再接通信号源或其它电源。关机

6、时则先关其它电豫，最后关CMOS装置的电酥。7．由于CMOS电路是高阻抗器件，高湿度和表面污染会使器件变坏，与一般电子元件一样应尽量避免在高温、高湿、粉尘条件下使用。1　CMOS反相器工作原理CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。两个MOS管的开启电压VGS(th)P<0，VGS(th)N>0，通常为了保证正常工作，要求VDD>

7、VGS(th)P

8、+VGS(th)N。COMS反向器若输入vI为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。若输入vI为高电平(如VD

9、D)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。2　CMOS反相器的主要特性１．电压传输特性和电流传输特性CMOS反相器的电压传输特性曲线可分为五个工作区。　　工作区Ⅰ：由于输入管截止，故vO=VDD，处于稳定关态。工作区Ⅲ：PMOS和NMOS均处于饱和状态，特性曲线急剧变化，vI值等于阈值电压Vth。工作区Ⅴ：负载管截止，输入管处于非饱和状态，所以vO≈0V，处于稳定的开态。表1CMOS电路MOS管的工作状态表工作区输入电压vI范围PMOS管NMOS管输出Ⅰ0≤vI＜VGS(th)N非饱和截止vO＝VDDⅡVGS(th)N≤vI＜vO+VGS(th)P非饱和

10、饱和ⅢvO+VGS(th