1、.了解 COMS 的特性 ,如何更好的應(yīng)用 CMOS 結(jié)構(gòu) MCU 及提高 MCU 的抗干擾了解 COMS 的特性 ,如何更好的應(yīng)用 COMS 結(jié)構(gòu) MCU 及提高 MCU 的抗干擾現(xiàn) 在市 面上 的 MCU 大 多是 COMS 的 制程 , 尤 其在 家電 產(chǎn)品 中 的應(yīng) 用 , 例如 SONIX,HOLTEK,EMC,51 系列都是 COMS 的工藝 ,當(dāng)然 COMS 有他的固有特性及不好的表現(xiàn) ,我們?cè)趹?yīng)用時(shí)如何避免這些不好特性例如栓鎖效應(yīng) ,提供在應(yīng)用上的參考 .起到拋磚引玉 !1.先了解 TTL 電平 ,CMOSS 電平的概念 ,2.CMOS 電平與 TTL 電平的區(qū)別 .1，TTL

2、 電平 (什么是 TTL 電平 )：輸出高電平 2.4V,輸出低電平 =2.0V ，輸入低電平 =0.8V ，噪聲容限是 0.4V。2，CMOS 電平：1 邏輯電平電壓接近于電源電壓， 0 邏輯電平接近于 0V 。而且具有很寬的噪聲容限。3，電平轉(zhuǎn)換電路：因?yàn)?TTL 和 COMS 的高低電平的值不一樣（ ttl 5vcmos 3.3v），所以互相連接時(shí)需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用兩個(gè)電阻對(duì)電平分壓，沒(méi)有什么高深的東西。哈哈4，OC 門，即集電極開(kāi)路門電路， OD 門，即漏極開(kāi)路門電路，必須外界上拉電阻和電源才能將開(kāi)關(guān)電平作為高低電平用。 否則它一般只作為開(kāi)關(guān)大電壓和大電流負(fù)載， 所以又叫做驅(qū)動(dòng)門電

3、路。5，TTL 和 COMS 電路比較：1）TTL 電路是電流控制器件，而coms 電路是電壓控制器件。2）TTL 電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短 (5-10ns)，但是功耗大。 COMS 電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng) (25-50ns),但功耗低。 COMS 電路本身的功耗與輸入信號(hào)的脈沖頻率有關(guān)，頻率越高，芯片集越熱，這是正?，F(xiàn)象。3）COMS 電路的鎖定效應(yīng)：COMS 電路由于輸入太大的電流， 內(nèi)部的電流急劇增大， 除非切斷電源， 電流一直在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。 當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時(shí)， COMS 的內(nèi)部電流能達(dá)到 40mA 以上，很容易燒毀芯片。防御措施：1）在輸入端和輸出端加鉗位電路

4、，使輸入和輸出不超過(guò)不超過(guò)規(guī)定電壓。2）芯片的電源輸入端加去耦電路，防止VDD 端出現(xiàn)瞬間的高壓。3）在 VDD 和外電源之間加線流電阻，即使有大的電流也不讓它進(jìn)去。4）當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源分別供電時(shí)，開(kāi)關(guān)要按下列順序：開(kāi)啟時(shí)，先開(kāi)啟 COMS 電路得電源，再開(kāi)啟輸入信號(hào)和負(fù)載的電源；關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉輸入信號(hào)和負(fù)載的電源，再關(guān)閉 COMS 電路的電源。6，COMS 電路的使用注意事項(xiàng)1）COMS 電路時(shí)電壓控制器件，它的輸入總抗很大，對(duì)干擾信號(hào)的捕捉能力很強(qiáng)。所以，不用的管腳不要懸空，要接上拉電阻或者下拉電阻，給它一個(gè)恒定的電平。2）輸入端接低內(nèi)組的信號(hào)源時(shí)，要在輸入端和信號(hào)源之間要串聯(lián)限流電阻，使

5、輸入的電流限制在 1mA 之內(nèi)。3）當(dāng)接長(zhǎng)信號(hào)傳輸線時(shí)，在COMS 電路端接匹配電阻。4）當(dāng)輸入端接大電容時(shí)，應(yīng)該在輸入端和電容間接保護(hù)電阻。電阻值為R=V0/1mA.V0;.是外界電容上的電壓。5）COMS 的輸入電流超過(guò)1mA，就有可能燒壞COMS。7，TTL 門電路中輸入端負(fù)載特性（輸入端帶電阻特殊情況的處理）：1）懸空時(shí)相當(dāng)于輸入端接高電平。因?yàn)檫@時(shí)可以看作是輸入端接一個(gè)無(wú)窮大的電阻。2）在門電路輸入端串聯(lián)10K 電阻后再輸入低電平，輸入端出呈現(xiàn)的是高電平而不是低電平。因?yàn)橛?TTL 門電路的輸入端負(fù)載特性可知， 只有在輸入端接的串聯(lián)電阻小于 910 歐時(shí)，它輸入來(lái)的低電平信號(hào)才能被門

6、電路識(shí)別出來(lái)， 串聯(lián)電阻再大的話輸入端就一直呈現(xiàn)高電平。這個(gè)一定要注意。 COMS 門電路就不用考慮這些了。8，TTL 電路有集電極開(kāi)路 OC 門，MOS 管也有和集電極對(duì)應(yīng)的漏極開(kāi)路的 OD 門，它的輸出就叫做開(kāi)漏輸出。 OC 門在截止時(shí)有漏電流輸出，那就是漏電流，為什么有漏電流呢？那是因?yàn)楫?dāng)三機(jī)管截止的時(shí)候， 它的基極電流約等于 0，但是并不是真正的為 0，經(jīng)過(guò)三極管的集電極的電流也就不是真正的 0，而是約 0。而這個(gè)就是漏電流。開(kāi)漏輸出： OC 門的輸出就是開(kāi)漏輸出； OD 門的輸出也是開(kāi)漏輸出。它可以吸收很大的電流，但是不能向外輸出的電流。 所以，為了能輸入和輸出電流， 它使用的時(shí)候要

7、跟電源和上拉電阻一齊用。 OD 門一般作為輸出緩沖 /驅(qū)動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器以及滿足吸收大負(fù)載電流的需要。9，什么叫做圖騰柱，它與開(kāi)漏電路有什么區(qū)別？TTL 集成電路中，輸出有接上拉三極管的輸出叫做圖騰柱輸出，沒(méi)有的叫做OC 門。因?yàn)?TTL 就是一個(gè)三級(jí)關(guān)，圖騰柱也就是兩個(gè)三級(jí)管推挽相連。所以推挽就是圖騰。一般圖騰式輸出，高電平 400UA ，低電平 8MA1.常用的電平轉(zhuǎn)換方案(1) 晶體管 +上拉電阻法就是一個(gè)雙極型三極管或 MOSFET，C/D 極接一個(gè)上拉電阻到正電源，輸入電平很靈活，輸出電平大致就是正電源電平。(2) OC/OD 器件 +上拉電阻法跟 1) 類似。適用于器件輸出剛好為

8、OC/OD 的場(chǎng)合。(3) 74xHCT 系列芯片升壓 (3.3V 5V)凡是輸入與 5V TTL 電平兼容的 5V CMOS 器件都可以用作 3.3V 5V 電平轉(zhuǎn)換。 這是由于 3.3V CMOS 的電平剛好和 5V TTL 電平兼容（巧合），而 CMOS 的輸出電平總是接近電源電平的。廉價(jià)的選擇如74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/.)系列(那個(gè)字母T 就表示 TTL 兼容 )。(4) 超限輸入降壓法 (5V 3.3V, 3.3V 1.8V, .)凡是允許輸入電平超過(guò)電源的邏輯器件，都可以用作降低電平。這里的 “超限 ”是指超過(guò)電源，許多較古老的器件都不

9、允許輸入電壓超過(guò)電源，但越來(lái)越多的新器件取消了這個(gè)限制 (改變了輸入級(jí)保護(hù)電路 )。例如， 74AHC/VHC 系列芯片，其 datasheets 明確注明 “輸入電壓范圍為 05.5V ”，如果采用 3.3V 供電，就可以實(shí)現(xiàn) 5V3.3V 電平轉(zhuǎn)換。;.(5) 專用電平轉(zhuǎn)換芯片最著名的就是 164245，不僅可以用作升壓 /降壓，而且允許兩邊電源不同步。這是最通用的電平轉(zhuǎn)換方案， 但是也是很昂貴的 (俺前不久買還是￥ 45/片，雖是零售，也貴的嚇人 )，因此若非必要，最好用前兩個(gè)方案。(6) 電阻分壓法最簡(jiǎn)單的降低電平的方法。5V 電平，經(jīng) 1.6k+3.3k 電阻分壓，就是3.3V。(7

10、) 限流電阻法如果嫌上面的兩個(gè)電阻太多，有時(shí)還可以只串聯(lián)一個(gè)限流電阻。某些芯片雖然原則上不允許輸入電平超過(guò)電源， 但只要串聯(lián)一個(gè)限流電阻， 保證輸入保護(hù)電流不超過(guò)極限(如 74HC 系列為 20mA) ，仍然是安全的。(8) 無(wú)為而無(wú)不為法只要掌握了電平兼容的規(guī)律。某些場(chǎng)合，根本就不需要特別的轉(zhuǎn)換。例如，電路中用到了某種5V 邏輯器件，其輸入是3.3V 電平，只要在選擇器件時(shí)選擇輸入為TTL兼容的，就不需要任何轉(zhuǎn)換，這相當(dāng)于隱含適用了方法3)。(9) 比較器法算是湊數(shù)，有人提出用這個(gè)而已，還有什么運(yùn)放法就太惡搞了。2. 電平轉(zhuǎn)換的 “五要素 ”(1) 電平兼容解決電平轉(zhuǎn)換問(wèn)題，最根本的就是要解

11、決邏輯器件接口的電平兼容問(wèn)題。而電平兼容原則就兩條：VOH VIHVOL VN+|VOL-VIL| VN-其中， VN+ 和 VN- 表示正負(fù)噪聲容限。只要掌握這個(gè)原則，熟悉各類器件的輸入輸出特性，可以很自然地找到合理方案，如前面的方案 (3)(4)都是正確利用器件輸入特性的例子。(2) 電源次序多電源系統(tǒng)必須注意的問(wèn)題。某些器件不允許輸入電平超過(guò)電源，如果沒(méi)有電源時(shí)就加上輸入，很可能損壞芯片。這種場(chǎng)合性能最好的辦法可能就是方案(5) 164245。如果速度允許，方案 (1)(7)也可以考慮。(3) 速度 /頻率某些轉(zhuǎn)換方式影響工作速度，所以必須注意。像方案 (1)(2)(6)(7) ，由于電阻的存在，通過(guò)電阻給負(fù)載電容充電， 必然會(huì)影響信號(hào)跳沿速度。 為了提高速度，就必須減小電阻，;.這又會(huì)造成功耗上升。這種場(chǎng)合方案(3)(4)是比較理想的。(4) 輸出驅(qū)動(dòng)能力如果需要一定的電流驅(qū)動(dòng)能力，方案 (1)(2)(6)(7) 就都成問(wèn)題了。這一條跟上一條其實(shí)是一致的，因?yàn)樗俣葐?wèn)題的關(guān)鍵就是對(duì)負(fù)載電容的充電能力。(5) 路數(shù)某些方案元器件較多，或者布線不方便，路數(shù)多了就成問(wèn)題了。例如總線地址和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，顯然應(yīng)該用方案(3)(4)，采用總線緩沖器芯片 (245,541,16245.)，或者用方案(5)。如果只有一兩個(gè)信號(hào)要轉(zhuǎn)