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cmos器件的输入输出的特征是什么它的答案全在这里

信息来源:本站 日期:2017-09-05 

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CMOS器件的接口

构成计算机、便携式电话、光盘唱机、汽车驾驶导向系统等各种电子设备的主要进行逻辑处理的CMOS器件(CMOS逻辑)的输入、输出必须要与其他器件相连接。电子设备是人操作的,其结果也必须是人的视觉、听觉能够感受到的。

电子设备的输入部分有人接触操作的机械部分,遥控信号的接收部分,将光、温度、压力、磁的变化变换为电信号传达环境变化的传感器部分等。而电子设备的输出,将逻辑处理的电信号通过液晶或lED显示,或者控制电流使马达旋转等。另外,在输入与输出之间对电信号进行处理的不仅是一个CMOS逻辑,还有大量的各种半导体器件。因此,为了实现CMOS的输入输出还需要能够与各种信号电

平接口的技术。

通用的数字器件(逻辑IC)的电学特性和接口规格是由EIA(Electronic Indus-tries Assoclation,电子工业协会)所属的JEDEC(Joint Electron Device Englneer-ing Council,联合电子器件工程委员会)进行审议、决定的全球性的标准。小论CMOS、双极.Bi-CMOS,凡是输入输出2值逻辑的通用器件的电学特性和接口规格,都由JEDEC审议、决定。

另一方面,在2值逻辑接口的某些特定的应用中,为了便于操作也会有附加的特殊功能和规格。例如LVDS、IEEE(例IEEE1394)、USP(例如USB2.0)等规格,这些个别的、特定用途的标准化丁作也在不断进行中。

在数字与模拟的边界上信号过渡的场合,或者数字系统中输出信号的器件与接受这个输出的输入端在信号电压振幅产生差异的场合,都需要特别注意接口问题。

CMOS的输入输出特性

在讨论与其他器件连接传输信号的接口问题之前,首先需要深入理解自身的输入、输出特性。还需认识在信号传输过程中的延迟时间、噪声特性等问题。

1.输入特性

图13.3示出CMOS器件的输入等效电路(以下写作输入电路)以及输入电流—输入电压特性。CMOS的输入端附加有防静电和外来浪涌进人输入栅极的保护电路。CMOS的输入栅极电阻是几十MΩ以上的高电阻(高阻抗),所以实际的输入特性看到的是保护电路的特性。CMOS输入电路(保护电路)可分为以下四种类型:

(1)串联电阻十上拉二极管(Pu)&下拉二极管(PD)。

(2)PU&PD(扩散电阻型PU&PD,扩散电阻型PD&PU)。

(3)扩散电阻型,二极管+PU/PD(扩散电阻型PU+PD,扩散电阻型PD-PU)。

(4)只有PD(PD或者扩散电阻型PD)。

不论哪种类型,输入电压在GND~VDD之间,从输入到VDD或者到GND之间都具有几十MΩ以上的高电阻(高阻抗)。

具有PU的电路中,如果输入电压超过VDD-VF(二极管的正向电压降:0.6~0.8V),那么电流将从输入向VDD流动;如果输入电压低于GND-VF(-0.6~-0.8V),那么电流将从GND向输入流动。当二极管输入端有保护电阻时,流过二极管的电流值被电阻限制。在没有PU只有PD的保护电路(电压变换功能:高电压变换为低电压)中,电流与VDD的值无关,达到PD的击穿电压时开始流动。”.

没有串联电阻或扩散电阻的电流路径中,当电流开始流过二极管时,瞬时大电流会超过最大额定电流,导致器件被击穿或劣化,所以要引起注意。

2.输出特性

图13.4示出CMOS器件的输出等效电路。输出电压在GND~VDD之间表现出通常的MOS晶体管的输出特性。这种状态下,具有由输出电流一输出电压计算出的输出阻抗特性(标准逻辑中是几十Ω)。
mos管

在CMOS器件的输出级,由于存在输出晶体管的寄生二极管,所以如果加GND以下或者VDD以上的输出电压,会有超过最大额定值的正向电流流过寄生二极管,导致器件劣化甚至被击穿,必须注意这一点。