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CMOS门电路设计应遵循什么规则?CMOS接口注意事项介绍

来源: 21ic
2021-03-25
类别:基础知识
eye 68
文章创建人 拍明

原标题:CMOS门电路设计应遵循什么规则?CMOS接口注意事项介绍

CMOS门电路设计需要遵循一系列规则,以确保电路的正确性和稳定性。以下是一些关键的规则:

  1. 对称互补原则

    • CMOS电路中最主要的部分是上拉网络(PullUpNet,PUN)和下拉网络(PullDownNet,PDN)。

    • 这两个网络内部结构是对称互补的,即下拉网络中全是NMOS,而上拉网络中全是PMOS,且两者数量相同。

    • 下拉网络中组成“与”逻辑的MOS管,在上拉网络中对应的为“或”逻辑;下拉网络中组成“或”逻辑的MOS管,在上拉网络中对应的为“与”逻辑。

  2. 逻辑表达式与电路设计的对应

    • 设计过程需要根据功能确定逻辑表达式。

    • 选择下拉网络或上拉网络中的一个作为切入点,根据与或关系确定MOS管的串并联。

    • 先画出其中一个网络,再根据互补关系画出另外一个网络。

  3. 电源与地连接

    • CMOS电路的电源和地连接需要稳定可靠,避免电源波动对电路性能的影响。

  4. 避免输出端短路

    • CMOS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。

  5. 输出端并联限制

    • 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。

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CMOS接口注意事项

在设计CMOS接口电路时,需要注意以下几个方面:

  1. 电平匹配

    • 当CMOS电路与其他类型电路(如TTL电路)连接时,需要考虑电平匹配问题。

    • TTL电路的输出电平可能无法直接满足CMOS电路的输入要求,因此需要通过电平转换电路进行转换。

  2. 输出能力

    • CMOS电路的驱动能力相对较弱,因此在驱动其他电路时需要注意其输出能力是否足够。

    • 如果驱动能力不足,可能需要使用缓冲器或驱动器等电路来增强驱动能力。

  3. 容性负载

    • CMOS电路对容性负载的敏感度较高。

    • 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。

    • 因此,在输出端与负载电容间需要串联一限流电阻,将瞬态冲击电流限制在允许范围内。

  4. 噪声容限

    • 随着CMOS电路工作电压的不断降低,电平之间的噪声容限也相应减小。

    • 在高频信号传输过程中,由于电压波动而引发的信号判断错误风险增加。

    • 因此,需要采取相应的措施来降低噪声影响,如选择合适的工作电压和电路元件、采用高效的电源管理技术等。

  5. 静电保护

    • CMOS电路对静电敏感,容易受到静电放电(ESD)的损害。

    • 因此,在CMOS电路的设计、制造和使用过程中,需要采取静电保护措施,如使用抗静电材料、增加静电放电保护电路等。

综上所述,CMOS门电路设计和CMOS接口设计都需要遵循一系列规则和注意事项,以确保电路的正确性、稳定性和可靠性。


责任编辑:David

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