集成电路应用3

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1、第三章CMOS集成电路使用特点由于CMOS电路抗浪涌电压和大电流冲击的能力较TTL电路为低；输入端具有高阻抗；阈值电平与TTL电路不同等特点基于上述几点原因，在应用CMOS集成电路时，电路设计应注意以下几个方面的问题：输入端和输出端保护；电源；线路板设计；抗干扰与抗静电；温度；与TTL电路的接口等这些问题有的是基于安全原因，有的是基于信号处理或二者兼而有之。输入端与输出端保护输入端处理：（防浪涌与抗干扰）由于CMOS电路输入阻抗高，当输入端处于悬空状态时，易受各种干扰信号的影响使其输出端的逻辑状态不稳定，甚至会导致可控硅效应的产生。因

2、此，对不使用的输入端要通过电阻（数十K）接地或接电源。从其他电子装置向CMOS电路输入信号时，为保险起见，可在CMOS输入端加限流电阻（K级或百）。在输出端加限流电阻基于同样原因当电源电压VDD≤5V时，限流电阻可以省略电源和去耦供应TTL电路的电源同样可以应用于CMOS电路CMOS电路组成的系统大多应用于便携式设备。所以要考虑降低功耗的措施：（P39）降耗措施可以归结为：降频；减少电容（包括分布电容）；改善输入信号波形。电源必须采取去耦以消除电源噪声。措施为在正负极加电容。由于大容量电容器对交流信号呈现较小的容抗，把它并联在电源两

3、端，可以大大减小电压瞬变噪声。对于有效的电源去耦，去耦电容器对最小的电压变化必须提供电流尖峰在持续时间所需要的电荷。可由下式确定去耦电容器的近似值。最小的去耦电容取决于可能允许的电压尖峰脉冲，通常限制在400mV。用陶瓷电容器去耦是最理想的，因为它的串联电感非常低。线路板设计（一）1、电源分配电源分配网络的印刷电路板上必须有良好的接地线，通常使用的梳形地线可能产生问题。在图2-7中，IC1的输出端驱动IC2的输入端，IC3的输出端驱动IC4的输入端，两个驱动电路没有耦合，相互之间应该不存在串音。但是由于IC1和IC3共同地线（图中画斜

4、线的区域），当IC1的输出状态转换时，在IC3的地线上可能产生尖峰信号。该尖峰信号经过IC3和IC4的信号连接传输到IC4，使IC4的输出产生错误的转换。地线处理图在印刷板上接地应避免使用如图的跳线把器件的地线或VDD管脚连接到印刷电路板，因为连线电感会在输出端之间产生耦合。一个稳妥的解决办法是用多层印刷电路板，可以用单独的一层作为VDD面或GND面，使电源可以直接接到集成电路的电源脚。在VDD层和GND层之间固有的电容将会降低高频噪声的振幅，这种电容耦合具有不存在电感效应的明显优点，其作用像一个分立的去耦电容器。线路板设计（二）对于

5、热插拔设备，CMOS电路要求：连接时必须先接通电源后输入信号；断开时必须先断开信号后断开电源。以防止CMOS电路损坏。数据信号VDDGND插拔方向抗干扰与防静电对于使用同样电源电压来说，CMOS的抗干扰容限电压范围比任何的IC都优。但CMOS输入阻抗高，这是易接受电磁干扰的主要原因。因此，可采取如下措施解决干扰故障，对任何IC应用也适用。1、采取抗干扰措施（1）实际所需工作速度不高（如机电控制等应用），可在输入端、输出端各加接地积分电容器50～200pF，降低开关速度，低速低频工作还有利于减小耗电。（2）输入端并接电阻1MΩ以下来降低

6、输入阻抗，该电阻值越小则抗电磁干扰性越高。（3）强化电源去耦，去耦电容器用钽电容器或钛电容器等。（4）消除机械开关、继电器抖动产生的振荡振铃干扰，采取屏蔽隔离、远距离安装等措施。（5）输入级加接施密特整形电路，可去除振幅不太大的干扰。有些CMOSIC输入内部没有施密特整形电路，就不宜直接输入变化过慢的波形，否则不仅输入级功耗电流增大，而且在电平过渡区易受小幅度脉冲干扰。（6）电源进线安装滤波器，却除通过电源线串入的干扰。（7）远离大电流机械开关接点，这类接点常会产生强大的干扰脉冲，常以无线辐射形式产生干扰。应同时采用隔离屏蔽，采用绞合

7、线或屏蔽线作为连接线。（8）避免输入线与输出线平行、靠近，连线尽量短。（9）注意地线布局，尽量采用多根地线将各部分分别独立连接至一点电源低阻接地点（即一点接地法），尤其是大电流接地线更必须单独引至电源滤波去耦接地点。（10）设计组合逻辑电路时，应注意组合各路信号的各自开关延时。不同的开关延时会在组合结果中产生不希望有的杂波干扰，以致引起误动作。（组合冒险）温度影响温度升高对CMOS电路有害无益。不但性能指标下降；安全指标同样下降。必须采取有力措施降低设备温度。散热措施可以看出产品设计的精密程度与成本投入。CMOS集成电路的接口高速CM

8、OS与LSTTL集成电路在速度、逻辑功能、管脚排列和扇出等许多方面的一致性，使高速CMOS集成电路成为LSTTL最佳的代用品。高速CMOS逻辑系列的问世也给电子系统设计人员提供了更大的选择余地，可以根据系统设计的需要，从