任務2.2CMOS門電路及常用IC的認知CMOS管基礎知識典型CMOS集成邏輯門CMOS特點及使用注意問題目錄一、CMOS管基礎知識MOS管簡介MOS管是指金屬-氧化物-半導體結構的晶體管，簡稱MOS管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管構成的集成電路稱為MOS集成電路，而由PMOS管和NMOS管共同構成的互補型MOS集成電路即為CMOS-IC（ComplementaryMOSIntegratedCircuit）。MOS管在模擬電路和數(shù)字電路中都得到了廣泛的應用。數(shù)字集成電路按導電類型可分為雙極型集成電路（主要為TTL）和單極型集成電路（CMOS、NMOS、PMOS等）。MOS管與二極管和三極管一樣具有開關特性，在數(shù)字電路中同樣作為開關元件使用。一、CMOS管基礎知識1、CMOS管簡介CMOS管是MOS管的一種，全稱為ComplementaryMetalOxideSemiconductor，即互補金屬氧化物半導體，大規(guī)模應用于集成電路芯片制造中。將CMOS管組成的數(shù)字邏輯電路集成在一塊硅片上，形成各種功能，就是CMOS集成電路（俗稱芯片）。CMOS由PMOS管和NMOS管共同構成，它的特點是低功耗。由于CMOS中一對MOS組成的門電路在瞬間，要么PMOS導通，要么NMOS導通，要么都截至，比線性的三極管（BJT）效率要高得多，因此功耗很低。CMOS電路結構使得該電路單門靜態(tài)功耗在納瓦（nW）數(shù)量級。一、CMOS管基礎知識2、CMOS門電路性能特點（1）允許的電源電壓范圍寬，方便電源電路的設計；（2）邏輯擺幅大，使電路抗干擾能力強；（3）靜態(tài)功耗低；（4）隔離柵結構使CMOS器件的輸入電阻極大，從而使CMOS期間驅動同類邏輯門的能力比其他系列強得多。二、典型CMOS集成邏輯門1.CMOS反相器CMOS反相器的基本電路結構形式為下圖所示的有源負載反相器。其中VT1是P溝道增強型MOS管，VT2是N溝道增強型MOS管。二、典型CMOS集成邏輯門1.CMOS反相器CD4069是常用的六反向器的集成芯片,其引線圖如下圖所示。二、典型CMOS集成邏輯門2.COMS傳輸門和模擬開關COMS傳輸門TG的電路如圖所示，因源極和漏極可以對換，所以輸入輸出

可以對換，是一種雙向傳輸門。它可看做是一個受C和C互補控制的雙向壓控開關，當VT1、VT2中至少有一個導通時,相當于開關接通;當VT1、VT2均截止，輸入電壓不能傳到輸出端，相當于開關斷開。_CMOS集成邏輯門電路產(chǎn)品系列1）基本的CMOS4000系列

這是常用的CMOS集成邏輯門系列產(chǎn)品，工作電源電壓范圍為3～18V，產(chǎn)品的輸入端和輸出端都加反相器作為緩沖級。由于具有對稱的驅動能力和輸出波形，功耗低、噪聲容限大、扇出系數(shù)大等優(yōu)點，是目前應用最廣的CMOS器件。CMOS集成邏輯門電路產(chǎn)品系列2）高速的CMOS-HC（HCT）系列

一般CMOS電路工作速度較低，標準門的傳輸延遲時間平均為幾十ns，最高工作頻率小于5MHz。在高速CMOS集成電路中，由于在制造工藝等方面做了許多改進，使其大大提高了工作速度，邏輯門的平均傳輸延遲時間小于10ns，最高工作頻率可達50MHz。CMOS集成邏輯門電路產(chǎn)品系列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，電源電壓范圍為4.5～5.5V。AC系列的電源電壓范圍為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。CMOS集成邏輯門電路產(chǎn)品系列常用CMOS芯片的類型及區(qū)別三、CMOS特點及使用注意問題1.TTL和CMOS電路比較（1）CMOS電路的工作速度比TTL電路的低。

（2）CMOS帶負載的能力比TTL電路強。

（3）CMOS電路的電源電壓允許范圍較大約在3～18V，抗干擾能力比TTL電路強。（4）CMOS電路的功耗比TTL電路小得多。門電路的功耗只有幾個μW，中規(guī)模集成電路的功耗也不會超過100uW。

（5）CMOS集成電路的集成度比TTL電路高。

（6）CMs電路適合于特殊環(huán)境下工作。

（7）CMOS電路容易受靜電感應而擊穿，在使用和存放時應注意靜電屏蔽，焊接時電烙鐵應接地良好，尤其是CMOS電路多余不用的輸入端不能懸空，應根據(jù)需要接地或接高電平。三、CMOS特點及使用注意問題2.注意事項（1）對于各種集成電路，使用時一定要在推薦的工作條件范圍內(nèi)，否則將導致性能下降或損壞器件。（2）數(shù)字集成電路中多余的輸入端在不改變邏輯關系的前提下可以并聯(lián)起來使用，也可根據(jù)邏輯關系的要求接地或接高電平。TTL電路多余的輸入端懸空表示輸入為高電平；但CMOS電路，多余的輸入端不允許懸空，否則電路將不能正常工作。（3）TTL電路和CMOS電路之間一般不能直接連接，而需利用接口電路進行電平轉換或電流變換才可進行連接，使前級器件的輸出電平及電流滿足后級器件對輸入電平及電流的要求，并不得對器件造成損害。小結CMOS電路具有制造工藝簡單、功耗小、輸入阻抗高、集成度高、電源電壓范圍寬等優(yōu)點，其主要缺點是工