Formación de pines del dispositivo
Semiconductor de óxido metálico complementario
Se refiere a circuitos integrados MOS complementarios compuestos por óxidos metálicos complementarios (transistores PMOS y transistores NMOS).
Ciertamente se puede interconectar y utilizar en circuitos integrados digitales.
Varias cuestiones a las que se debe prestar atención al utilizar circuitos integrados CMOS
Los circuitos integrados se dividen en TTL y CMOS según las propiedades de los transistores. TTL sobresale en velocidad, CMOS es conocido por su bajo consumo de energía. Entre ellos, los circuitos CMOS se han convertido en los circuitos integrados más utilizados debido a sus excelentes características. Cuando utilice circuitos integrados CMOS en la fabricación de productos electrónicos, además de leer atentamente la descripción del producto o la información relacionada, también debe prestar atención a los siguientes problemas:
1. Problemas con el suministro de energía
(1) Circuitos integrados CMOS El voltaje de trabajo es generalmente de 3-18 V, pero cuando hay aplicaciones analógicas con circuitos de puerta (como oscilación de pulso, amplificación lineal), el mínimo no debe ser inferior a 4,5 V desde el voltaje de trabajo de CMOS. Los circuitos integrados son amplios y el circuito de alimentación CMOS es inestable. Los circuitos integrados también pueden funcionar normalmente, pero la impedancia de salida, la velocidad de funcionamiento y el consumo de energía de los dispositivos que funcionan con diferentes voltajes de alimentación son diferentes, por lo que se debe prestar atención al usarlos.
(2)2) El voltaje de la fuente de alimentación del circuito integrado CMOS debe estar dentro del rango especificado y no puede sufrir sobretensión ni invertirse. Porque durante el proceso de fabricación, se forman naturalmente muchos diodos parásitos, como se muestra en la Figura 1, que es un circuito inversor. A voltaje normal, estos diodos tienen polarización inversa, lo que no tiene ningún efecto sobre la funcionalidad lógica. Sin embargo, debido a la existencia de estos diodos parásitos, una vez que el voltaje de la fuente de alimentación es demasiado alto o se invierte la polaridad del voltaje, el circuito se dañará.
2. La cuestión de la capacidad de conducción
Para mejorar la capacidad de conducción de los circuitos CMOS, además de seleccionar un búfer con una gran capacidad de conducción, también puede conectar varios circuitos similares. en el mismo chip en paralelo, levántese para mejorar la capacidad de conducción y luego aumente la capacidad de conducción a n veces (n es el número de puertas paralelas). Como se muestra en la Figura 2.
3. Problemas en el extremo de entrada
(1) Manejo de entradas redundantes. No se permite dejar flotante el terminal de entrada del circuito CMOS, porque la flotación hará que el potencial sea incierto y destruirá la relación lógica normal. Además, cuando la impedancia de entrada es alta cuando se deja desconectado, el ruido externo interfiere fácilmente, lo que provoca un mal funcionamiento del circuito y también es fácil provocar una falla electrostática en la red eléctrica. Por lo tanto, las entradas redundantes de las puertas AND y NAND deben conectarse a un nivel alto, y las entradas redundantes de las puertas OR y NOR deben conectarse a un nivel bajo. Si la velocidad de funcionamiento del circuito no es alta y el consumo de energía no necesita consideración especial, el terminal de entrada redundante se puede conectar en paralelo con el terminal de usuario.
(2) Protección cuando el terminal de entrada está conectado a un conductor largo. En las aplicaciones, a veces es necesario conectar cables largos al extremo de entrada, y los cables de entrada largos deben tener una gran capacitancia e inductancia distribuidas, lo que puede causar fácilmente una oscilación del LC, especialmente cuando hay un voltaje negativo en el extremo de entrada, es fácil. dañar el diodo de protección en CMOS. El método de protección consiste en conectar una resistencia al terminal de entrada, como se muestra en la Figura 3, donde r = vdd/1ma.
(3)Protección electrostática en el extremo de entrada. Aunque varios terminales de entrada CMOS tienen medidas de protección antiestática, aún deben tratarse con precaución. Durante el almacenamiento y transporte, es mejor utilizar contenedores metálicos o materiales conductores para el embalaje, y no utilizar materiales químicos o tejidos de fibras químicas que sean propensos a generar altos voltajes estáticos. Herramientas, instrumentos, bancos de trabajo, etc. durante el montaje y puesta en marcha. Debe estar bien fundamentado. Para evitar lesiones causadas por interferencias electrostáticas a los operadores, si no es apropiado usar ropa de nailon o fibra química, lo mejor es tocar el suelo con las manos o herramientas antes de tocar el bloque integrado. Al enderezar, doblar o soldar manualmente cables de equipos, el equipo utilizado debe estar bien conectado a tierra.
(4) El tiempo de subida y bajada de la señal de entrada no debe ser demasiado largo, de lo contrario fácilmente provocará una activación falsa y hará que el equipo pierda su función normal. causar grandes pérdidas. Para la serie 74HC, está limitado a menos de 0,5 us. Si no se cumple este requisito, se requiere un dispositivo de activación Schmitt para dar forma a la entrada. El circuito de configuración se muestra en la Figura 4.
(5) La impedancia de entrada del circuito CMOS es alta, lo que hace que el dispositivo sea susceptible a interferencias externas, impactos y fallas electrostáticas.
Por lo tanto, para proteger la capa de óxido del tubo CMOS contra roturas, generalmente se conecta un circuito de protección de diodo a su terminal de entrada interno, como se muestra en la Figura 5.
Donde r es aproximadamente 1,5-2,5 kω. Con la introducción de la red de protección de entrada, la impedancia de entrada del dispositivo ha disminuido, pero aún está por encima de 108ω. Esto también trae algunas restricciones a la aplicación del circuito:
(a) Protección contra sobrecorriente del circuito de entrada. ¿La tolerancia actual del diodo de protección en el extremo de entrada de un circuito CMOS es generalmente de 1 mA? Cuando pueda ocurrir una corriente de entrada transitoria excesiva (más de 10 mA), se debe conectar en serie una resistencia de protección de entrada. Por ejemplo, cuando la resistencia interna de la señal de entrada es pequeña, o el cable es muy largo, o la capacitancia de entrada es grande, es fácil producir una gran corriente de entrada transitoria al cambiar la fuente de alimentación. En este momento, se debe conectar la resistencia de protección de entrada. Si vdd = 10 V, la resistencia limitadora de corriente es 10 kω.
(b) La señal de entrada debe estar entre VDD y VSS para evitar que el diodo se queme debido a una corriente de polarización directa excesiva. Por lo tanto, cuando trabaje o pruebe, asegúrese de operar en el orden de encender primero la alimentación, agregar señales, luego quitar las señales y luego apagar la alimentación. Al instalar, cambiar conexiones y desenchufar, se debe cortar el suministro eléctrico para evitar que los componentes se dañen por una gran inducción o impacto.
(c) Dado que la energía instantánea absorbida por el circuito de protección es limitada, las señales instantáneas excesivas y el voltaje electrostático excesivo harán que el circuito de protección falle. Por lo tanto, al soldar, el soldador debe estar conectado a tierra de manera confiable para evitar que penetren fugas en el terminal de entrada del dispositivo. Generalmente, cuando está en uso, el soldador eléctrico puede usar el calor residual después de un corte de energía para soldar, y primero se debe soldar su clavija de conexión a tierra.
(d) Es necesario evitar que se conecten resistencias grandes en serie a los terminales VDD o VSS para evitar que la caída de voltaje en la resistencia cause que el diodo de protección conduzca instantáneamente y dañe el dispositivo cuando el El circuito está conmutado.
4.Circuito de interfaz CMOS.
(1) El circuito CMOS está conectado al amplificador operacional. Al conectarse con el amplificador operacional, si el amplificador operacional usa fuentes de alimentación duales, el CMOS usa otra fuente de alimentación independiente, que es el circuito que se muestra en la Figura 6. VD1 y VD2 en el circuito son diodos de protección de abrazadera, de modo que el voltaje de entrada de CMOS está entre 10 V y tierra. La resistencia de 15 kΩ no solo sirve como resistencia limitadora de corriente CMOS, sino que también protege el diodo. Si el amplificador operacional usa una única fuente de alimentación y es la misma fuente de alimentación que usa el CMOS, se puede conectar directamente.
(2)2) Conexión de circuitos CMOS y TTL. Los circuitos TTL y los circuitos CMOS a menudo se mezclan en circuitos. Dado que el voltaje de alimentación, la entrada, el nivel de salida y la capacidad de carga de estos circuitos son diferentes entre sí, la conexión entre ellos debe realizarse a través de un circuito de conversión de nivel o de conversión de corriente, de modo que el nivel lógico de salida del dispositivo anterior coincida con el de entrada. El requisito de voltaje de este último dispositivo cumple con los requisitos planos y no debe dañar el dispositivo. El circuito de interfaz del dispositivo lógico debe prestar atención principalmente a dos cuestiones: la coincidencia de niveles y la capacidad de salida, que deben considerarse en combinación con el voltaje de alimentación del dispositivo. Hay dos situaciones para ilustrar aquí:
(A) Conexión TTL a CMOS. Cuando se utiliza un circuito TT L para controlar un circuito CMOS, dado que el circuito CMOS es un dispositivo de control de voltaje y requiere una pequeña corriente, no habrá ningún problema con la capacidad de control de corriente, pero el problema principal es la capacidad de control de voltaje. El nivel alto de salida mínimo de un circuito TTL es de 2,4 V, mientras que el nivel alto de entrada de un circuito CMOS es generalmente superior a 3,5 V, lo que hace que los niveles lógicos de los dos circuitos sean incompatibles. Con este fin, el circuito que se muestra en la Figura 7 se puede utilizar para conectar una resistencia R (resistencia pull-up) entre la salida TTL y la fuente de alimentación para aumentar el nivel TTL por encima de 3,5 V.
Si se utiliza el accionamiento de puerta OC, se puede utilizar el circuito que se muestra en la Figura 8. donde r es su resistencia externa. El valor de r es generalmente 1-4,7kω.
(B) Conexión CMOS a TTL. El nivel lógico de salida del circuito CMOS es compatible con el nivel de entrada del circuito TTL, pero la corriente de conducción del circuito CMOS es pequeña y no puede controlar directamente el circuito TTL. Para ello, se pueden utilizar circuitos de interfaz dedicados CMOS/TTL, como el búfer CMOS CC4049, etc. La corriente de salida de alto nivel después del búfer puede cumplir con los requisitos del circuito TTL y la corriente de salida de bajo nivel puede alcanzar los 4 mA.
Realice la conexión entre el circuito CMOS y el circuito TTL, como se muestra en la Figura 9. Cabe señalar que existen muchas formas de circuitos de interfaz entre los circuitos CMOS y TTL, que deben seleccionarse de acuerdo con las circunstancias específicas en la práctica.
5. Protección de salida
(1) No se permite cortocircuitar el terminal de salida del dispositivo MOS con la fuente de alimentación o tierra, de lo contrario, el tubo MOS de la salida La etapa se dañará debido a la sobrecorriente.
(En los circuitos CMOS, a excepción de los dispositivos de salida de tres terminales, no se permite conectar en paralelo los terminales de salida de dos dispositivos, porque los parámetros de diferentes dispositivos son inconsistentes, lo que puede causar que NMOS y Los dispositivos PMOS se encienden al mismo tiempo, lo que genera una gran corriente. Sin embargo, para aumentar la capacidad de conducción del circuito, se permite el uso de circuitos similares en paralelo en el mismo chip. >(Cuando hay una carga capacitiva grande en el extremo de salida del circuito CMOS, la sobrecorriente que fluye a través del tubo de salida es grande y fácil de causar. Causa falla del circuito. Por lo tanto, se debe conectar una resistencia limitadora de corriente en serie entre el terminal de salida y el condensador de carga para limitar la sobrecorriente transitoria a menos de 10 mA.