使用CMOS电路需注意的有关问题

　集成电路可分为ＴＴＬ和ＭＯＳ电路（主要以ＣＭＯＳ为主）两种。ＴＴＬ以高速度见长，ＭＯＳ电路则以低功耗著称。使用ＣＭＯＳ电路时，除了要认真阅读产品说明书或有关资料，了解其引脚分布情况及极限参数之外，还应注意以下问题：
　　（１）在安装电路、改变电路连接、插拔ＣＭＯＳ器件时，必须切断电源，否则ＣＭＯＳ器件很容易受到极大的感应或电冲击而损坏。
　　（２）电源问题。ＣＭＯＳ集成电路的工作电源电压一般在３～１８Ｖ之间，但当系统中有门电路的模拟应用（如脉冲振荡、线性放大）时，最低工作电压则不应低于４．５Ｖ。由于工作电压范围宽，故使用不稳压的电源电路也可以工作。ＣＭＯＳ有微功耗的特点，所以特别适用于电池做电源或备用电源，其电路如图１所示。正常工作时，ＶＤ１导通，ＶＤ２截止，由ＶＡ供电。一旦ＶＡ不供电，则ＶＤ２迅速导通，由ＶＢ进行供电。国产Ｃ０００系列ＣＭＯＳ电路的电源电压允许在７～１５Ｖ范围内选择。工作在不同电源电压下的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗也会不同，在使用中应注意。

　　（３）驱动能力问题。ＣＭＯＳ电路的驱动能力，除选用驱动能力较强的大缓冲器来提高之外，还可以将同一个芯片几个同类电路并接起来提高，这时驱动能力提高到Ｎ倍（Ｎ为并联门电路的数量）。
　　（４）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，而且也极易使栅极感应静电造成击穿。所以，对于“与”门，“与非”门的多余端接高电平，对于“或”门、“或非”门的多余端接低电平。如果电路的工作速度不高，功耗也不需要特别考虑，则可采用多余的输入端和使用端并用的方法加以解决。
　　（５）输入端的电流不能超过１ｍＡ（极限值为１０ｍＡ），如果不能保证这一点，必须在输入端加适当的电阻进行限流保护。
　　（６）输入信号不可大于ＶＤＤ或小于ＶＳＳ，否则输入保护二极管会因正向偏置而引起大电流。基于这一点，在工作或测试时，必须按照先接通电源后由加入信号，先撤除信号后再关闭电源顺序进行操作。
　　（７）输入信号的上升或下降时间不宜过长，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４０００Ｂ系列，上升或下降时间限于１５μｓ以内；对于７４ＨＣ系列限于０．５μｓ以内。如果不满足这个要求，必须使用史密特触发器件输入整形。
　　（８）输入端接长线时的保护问题。在ＣＭＯＳ电路的输入端与机械接点连接以及其它特殊应用情况下，输入端往往需要接入长线，长输入线必然有较大的分布电容和分布电感，很容易形成ＬＣ振荡。特别当输入端一旦发生负电压，容易破坏ＣＭＯＳ中的保护二极管。其保护方法是在输入端串接一个电阻Ｒ２，如图２所示，Ｒ２＝ＶＤＤ／１ｍＡ。

　　（９）ＣＭＯＳ的接口电路问题。当和运放接口时，如果运放采用双电源，ＣＭＯＳ采用的是独立的另一组电源，则要采用如图３所示的连接方式。在电路中，ＶＤ１、ＶＤ２作箝位保护，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。如果运放使用单电源，且与ＣＭＯＳ使用的电源一样，则可直接连接。

　　总之，集成电路在使用过程中，常常涉及到ＣＭＯＳ电路和ＴＴＬ等其它电路之间的连接问题。由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及电流不相同，因此它们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路，使前级器件的输出电流大于后级器件对输入电流的要求，前级器件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，要和器件的电源电压结合起来考虑。
　　（１０）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，所以在其内部输入端接有二极管保护电路，如图４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的下降，但仍达到１０８Ω以上。由于保护电路吸收的瞬变能量有限，太大的瞬变信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用。在焊接ＣＭＯＳ管时，电烙铁必须可靠接地，以防电烙铁漏电击穿器件输入端。一般可利用电烙铁断电后的余热焊接，并先焊接其接地脚。

　　（１１）防止用大电阻串入ＶＤＤ和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。
　　（１２）ＣＭＯＳ器件输出端不允许直接和ＶＤＤ或ＶＳＳ连接，否则将导致器件损坏。除三态输出器件外，不允许两个器件并接成逻辑状态，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。
　　（１３）对于ＣＭＯＳ电路，如果输入电路中没有一定的抗静电措施，很容易造成电路的毁灭性破坏。虽然各种ＣＭＯＳ输入端有抗静电的保护措施，但仍须小心对待在包装、储存、运输等环节中可能产生的静电问题，可采取多种措施，诸如工作台面有良好的导电性，并且可靠接地。应放在抗静电的材料中储存和运输ＣＭＯＳ集成电路。工作人员不宜穿尼龙、化纤衣服，不穿硬塑料底的鞋子，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，使用的设备必须接地。