内容发布更新时间 : 2024/12/22 12:06:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。 这是为什么？

CMOS电路的输入阻抗非常高,很容易受到干扰,所以必须将不用的输入端接地.

集成电路按晶体管的性质分为ＴＴＬ和ＣＭＯＳ两大类，ＴＴＬ以速度见长，ＣＭＯＳ以功

耗低而著称，其中ＣＭＯＳ电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路。在电子制

作中使用ＣＭＯＳ集成电路时，除了认真阅读产品说明或有关资料，了解其引脚分布及极限

参数外，还应注意以下几个问题：

１、电源问题

（１）ＣＭＯＳ集成电路的工作电压一般在３－１８Ｖ，但当应用电路中有门电路的模拟 应用（如脉冲振荡、线性放大）时，最低电压则不应低于４．５Ｖ。由于ＣＭＯＳ集成电路

工作电压宽，故使用不稳压的电源电路ＣＭＯＳ集成电路也可以正常工作，但是工作在不同

电源电压的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗是不相同的，在使用中一定要注意。

（２）ＣＭＯＳ集成电路的电源电压必须在规定范围内，不能超压，也不能反接。因为在制

造过程中，自然形成许多寄生二极管，如图１所示为反相器电路，在正常电压下，这些二极

管皆处于反偏，对逻辑功能无影响，但是由于这些寄生二极管的存在，一旦电源电压过高或

电压极性接反，就会使电路产生损坏。

２、驱动能力问题

ＣＭＯＳ电路的驱动能力的提高，除选用驱动能力较强的缓冲器来完成之外，还可将同一个

芯片几个同类电路并联起来提高，这时驱动能力提高到Ｎ倍（Ｎ为并联门的数量）。如图

２ 所示。

３、输入端的问题

（１）多余输入端的处理。ＣＭＯＳ电路的输入端不允许悬空，因为悬空会使电位不定，破

坏正常的逻辑关系。另外，悬空时输入阻抗高，易受外界噪声干扰，使电路产生误动作，而

且也极易造成栅极感应静电而击穿。所以“与”门，“与非”门的多余输入端要接高电平， “或”门和“或非”门的多余输入端要接低电平。若电路的工作速度不高，功耗也不需特别 考虑时，则可以将多余输入端与使用端并联。

（２）输入端接长导线时的保护。在应用中有时输入端需要接长的导线，而长输入线必然有

较大的分布电容和分布电感，易形成ＬＣ振荡，特别当输入端一旦发生负电压，极易破坏Ｃ

ＭＯＳ中的保护二极管。其保护办法为在输入端处接一个电阻，如图３所示，Ｒ＝ＶＤＤ ／１ｍＡ。

（３）输入端的静电防护。虽然各种ＣＭＯＳ输入端有抗静电的保护措施，但仍需小心对 待，在存储和运输中最好用金属容器或者导电材料包装，不要放在易产生静电高压的化工材

料或化纤织物中。组装、调试时，工具、仪表、工作台等均应良好接地。要防止操作人员的

静电干扰造成的损坏，如不宜穿尼龙、化纤衣服，手或工具在接触集成块前最好先接一下 地。对器件引线矫直弯曲或人工焊接时，使用的设备必须良好接地。

（４）输入信号的上升和下降时间不易过长，否则一方面容易造成虚假触发而导致器件失 去正常功能，另一方面还会造成大的损耗。对于７４ＨＣ系列限于０．５ｕｓ以内。若不满

足此要求，需用施密特触发器件进行输入整形，整形电路如图４所示。

（５）ＣＭＯＳ电路具有很高的输入阻抗，致使器件易受外界干扰、冲击和静电击穿，所

以

为了保护ＣＭＯＳ管的氧化层不被击穿，一般在其内部输入端接有二极管保护电路，如图５ 所示。

其中Ｒ约为１．５－２．５ＫΩ。输入保护网络的引入使器件的输入阻抗有一定下降，但仍

在１０８Ω以上。这样也给电路的应用带来了一些限制：

（Ａ）输入电路的过流保护。ＣＭＯＳ电路输入端的保护二极管，其导通时电流容限一般为

１ｍＡ在可能出现过大瞬态输入电流（超过１０ｍＡ）时，应串接输入保护电阻。例如， 当输入端接的信号，其内阻很小、或引线很长、或输入电容较大时，在接通和关断电源时， 就容易产生较大的瞬态输入电流，这时必须接输入保护电阻，若ＶＤＤ＝１０Ｖ，则取限流

电阻为１０ＫΩ即可。

（Ｂ）输入信号必须在ＶＤＤ到ＶＳＳ之间，以防二极管因正向偏置电流过大而烧坏。因 此在工作或测试时，必须按照先接通电源后加入信号，先撤除信号后关电源的顺序进行操 作。在安装，改变连接，拔插时，必须切断电源，以防元件受到极大的感应或冲击而损坏。

（Ｃ）由于保护电路吸收的瞬间能量有限，太大的瞬间信号和过高的静电电压将使保护电路

失去作用。所以焊接时电烙铁必须可靠接地，以防漏电击穿器件输入端，一般使用时，可断

电后利用电烙铁的余热进行焊接，并先焊其接地管脚。

（Ｄ）要防止用大电阻串入ＶＤＤ或ＶＳＳ端，以免在电路开关期间由于电阻上的压降引起

保护二极管瞬时导通而损坏器件。

４、ＣＭＯＳ的接口电路问题

（１）ＣＭＯＳ电路与运放连接。当和运放连接时，若运放采用双电源，ＣＭＯＳ采用的

是

独立的另一组电源，即采用如图６所示电路，电路中，ＶＤ１、ＶＤ２为钳位保护二极管， 使ＣＭＯＳ输入电压处在１０Ｖ与地之间。１５ＫΩ的电阻既作为ＣＭＯＳ的限流电阻，又

对二极管进行限流保护。若运放使用单电源，且与ＣＭＯＳ使用的电源一样，则可直接相 连。

（２）ＣＭＯＳ与ＴＴＬ等其它电路的连接。在电路中常遇到ＴＴＬ电路和ＣＭＯＳ电路混

合使用的情况，由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及负载能力等参数不 同，因此他们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路，使前级器件的输出的逻辑电平

满足后级器件对输入电平的要求，并不得对器件造成损坏。逻辑器件的接口电路主要应注意

电平匹配和输出能力两个问题，并与器件的电源电压结合起来考虑。下面分两种情况来说 明：

（Ａ）ＴＴＬ到ＣＭＯＳ的连接。用ＴＴＬ电路去驱动ＣＭＯＳ电路时，由于ＣＭＯＳ电路

是电压驱动器件，所需电流小，因此电流驱动能力不会有问题，主要是电压驱动能力问题， ＴＴＬ电路输出高电平的最小值为２．４Ｖ，而ＣＭＯＳ电路的输入高电平一般高于３． ５Ｖ，这就使二者的逻辑电平不能兼容。为此可采用图７所示电路，在ＴＴＬ的输出端与电

源之间接一个电阻Ｒ（上拉电阻）可将ＴＴＬ的电平提高到３．５Ｖ以上。

若采用的是ＯＣ门驱动，则可采用如图８所示电路。其中Ｒ为其外接电阻。Ｒ的取值一般在

１－４．７ＫΩ。

（Ｂ）ＣＭＯＳ到ＴＴＬ的连接。ＣＭＯＳ电路输出逻辑电平与ＴＴＬ电路的输入电平可 以兼容，但ＣＭＯＳ电路的驱动电流较小，不能够直接驱动ＴＴＬ电路。为此可采用ＣＭＯ

Ｓ／ＴＴＬ专用接口电路，如ＣＭＯＳ缓冲器ＣＣ４０４９等，经缓冲器之后的高电平输出

电流能满足ＴＴＬ电路的要求，低电平输出电流可达４ｍＡ。实现ＣＭＯＳ电路与ＴＴＬ电

路的连接，如图９所示。需说明的时，ＣＭＯＳ与ＴＴＬ电路的接口电路形式多种多样， 实用中应根据具体情况进行选择。

５、输出端的保护问题

（１）ＭＯＳ器件输出端既不允许和电源短接，也不允许和地短接，否则输出级的ＭＯＳ管

就会因过流而损坏。

（２）在ＣＭＯＳ电路中除了三端输出器件外，不允许两个器件输出端并接，因为不同的器

件参数不一致，有可能导致ＮＭＯＳ和ＰＭＯＳ器件同时导通，形成大电流。但为了增加电

路的驱动能力，允许把同一芯片上的同类电路并联使用。

（３）当ＣＭＯＳ电路输出端有较大的容性负载时，流过输出管的冲击电流较大，易造成电

路失效。为此，必须在输出端与负载电容间串联一限流电阻，将瞬态冲击电流限制在１０ｍ Ａ以下。