MOS管知识介绍

3-3CMOS集成电路3-3-1CMOS集成电路概述3-3-2CMOS集成反相器工作原理3-3-3CMOS集成电路系列与特点3-3-1CMOS集成电路概述•1.由单极的“场效应管”——电压控制电流——四端网络组成。•2.国产电路，主要由4000系列和“高速系列”2个系列构成，其中高速系列是前一个系列的“升级版”。主要是在速度上，提升了10倍，最高工作频率达到50MHZ。•3.主要优点（与TTL电路比）：微功耗；高低电压变化幅度大（0~VDD），达到电源电压的幅度，故抗干扰性能好。S(Source)：源极G(Gate)：栅极D(Drain)：漏极B(Substrate):衬底一、MOS管的结构——场效应管（单极性）工作原理：N沟道：当UGS大于导通电压时，D-S极导通；P沟道：当UGS小于导通电压0时，D-S极导通；二、等效电路OFF，截止状态ON，导通状态三、MOS管的基本开关电路控制的开关。间相当于一个受管所以导通当截止当则：只要因为IOLOGSIHIDDOHOGSILIOFFDONONOFFVSDMOSVVTthVVVVVVTthVVVRRRKRR01109)()(,,3-3-2CMOS反相器的电路结构和工作原理一、电路结构电路形成“上下对称”的组合形式；T1为P型MOS管，导通输入电压UI小于电源电压VDDT2为N型MOS管，导通输入电压UI大于0工作时，随着不同的UI的输入，T1管和T2管轮流导通，形成与输入电压反相的输出电压。二、电压、电流传输特性DDODDIPTHGSDDINTHGSOLOPTHGSDDIDDOHONTHGSIVVVVTTTTVVVVBCVVTTVVVCDVVVTTVVAB2121021211221时，参数完全对称，若同时导通段：截止导通，段：截止导通，段：,,)()()()(•电路特征：•（1）2管轮流导通，仅在“转换”瞬间有电流流过，故静态之ID=0•（2）高低电平分别为：•输入：UIL=0；UIH=VDD(电源电压)•输出：UOL=0；UOH=VDD(电源电压)•阈值电压：UTH=0.5VDD•（3）门电路种类：与非门、或非门、OD门、三态门、传输/控制门等。三、输入噪声容限称为输入噪声容限，允许输入的变化范围在输出变化允许范围内基本不变；的一定范围内，和偏离在OILIHIVVVV(max)(max)(min)(min)OLILNLIHOHNHVVVVVV四、其他逻辑功能的门电路1.与非门2.或非门带缓冲级的CMOS门1、与非门值不同对应的达到开启电压时，的、使也更高越高，输入端越多，端数目的影响输出的高低电平受输入则则则则受输入状态影响输出电阻存在的缺点：IGSOHOLONONOONONOONONONOONONONOOVVTTVVRRRBARRRBARRRRBARRRRBAR4231314232011021002111)()(,,//,,:)(2.解决方法——输入端加上带缓冲级的CMOS门与非门缓冲器或非门五、漏极开路的门电路（OD门）)(,..DDDDDDLVVVR可以不等于使用时允许外接器或用作电平转换、驱动现线与可将输出并联使用，实21六.双向模拟开关七、三态输出门)(高阻时，时，ZYNEAYNE10三态门的用途•3-3-3CMOS集成电路系列与特点•1.电路系列——4000系列和高速系列•（1）4000系列：早期产品，电源范围广，•3~15V，功耗低，噪声容限指标好，使用普•遍，但延时长，速度慢；最大工频5MHz。•（2）高速系列：HC/HCT系列，电源为3~6V，•与TTL兼容，最大工频50MHz。•2.CMOS集成电路特点•（1）静态功耗低；（2）工作电源范围广；•（3）高/低电平幅度大，抗干扰性能好；•（4）输入阻抗高；（5）扇出系数好。•3.使用注意事项：•（1）关于电源电压•（2）闲置输入端的处理•（3）输出端的连接•（4）其它事项•3.使用注意事项：•（1）关于电源电压•A.CMOS电路的电源的极性不可反接，否则，会•造成电路永久性损坏；•B.4000型CMOS系列的电源电压在3~15V范围•选择，最大不超过18V；•C.电压越高，抗干扰性越好；•D.高速CMOS电路HC系列的电源电压在2~6V范围选择，HCT系列的电源在4.5~5.5V范围选择，最大不超过7V；E.电路工作时，应先接入直流电源，后接其它信号源；结束时，应先关闭信号源，再切断电源。•3.使用注意事项：•（2）闲置输入端的处理•A.不用的输入端不允许悬空设置；•B.对“与非门”电路，闲置输入端应接电源或高电平；对“或门”、“或非门”，闲置端应接“地”或低电平；•C.闲置输入端不宜与使用输入端并联使用，这样会增大输入电容使电路的工作速度下降，但在“低速”工作状态，可以使用。•3.使用注意事项：•（3）输出端的连接•A.输出端不允许直接与电源或地线相连；这样会使输出管（NMOS管或PMOS管）电流过大而烧毁；•B.为提高输出电路的“驱动能力”，•可将同一个集成芯片上的输入、•输出端并联使用（如左图）。Y•3.使用注意事项：•（4）其它事项•A.焊接时，电烙铁必须接地良好，也可将其电源拔掉，用其余热焊接；•B.在存放和运输中，应放在导电容器或金属容器中，不能放在容易产生静电高压的化工和纤维材料环境中；•C.组装和使用时，应使所有仪表、工作台等有良好接地。