【正文】 器還可以組合成各種復(fù)雜的邏輯電路，如異或門(mén)、數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、觸發(fā)器等。 四、 三態(tài)輸出的 CMOS門(mén)電路 （ 2107） CMOS電路的正確使用 一、輸入電路的靜電防護(hù) 為防止由靜電電壓造成的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）在儲(chǔ)存和運(yùn)輸 CMOS器件時(shí)不要使用易產(chǎn)生靜電高壓的化工才料和化纖織物包裝，最好采用金屬屏蔽層包裝材料。 2）組裝、調(diào)試時(shí)，應(yīng)使電烙鐵和其他工具、儀表、工作臺(tái)臺(tái)面等良好接地；操作人員的服裝和手套等應(yīng)選用無(wú)靜電的原料制作。 3）不用的輸入端不應(yīng)懸空。 二、輸入電路的過(guò)流保護(hù) 由于輸入保護(hù)電路的鉗位二極管電流容量有限，一般為1mA，所以在可能出現(xiàn)較大電流的場(chǎng)合必須采取以下保護(hù)措施： （ 2108） 1）輸入接低內(nèi)阻信號(hào)源時(shí) ，應(yīng)在輸入端與信號(hào)源之間串進(jìn)保護(hù)電阻，保證輸入保護(hù)電路中的二極管導(dǎo)通時(shí)電流不超過(guò)1mA。 2）輸入端接大電容時(shí) ，亦應(yīng)在輸入端與電容之間接入保護(hù)電阻，如圖 。 圖 輸入端接大電容時(shí)的防護(hù) 當(dāng)電源電壓突然降低或關(guān)掉時(shí)，電容 C上積存的電荷將通過(guò)保護(hù)二極管 D1放電，形成較大的瞬時(shí)電流。串進(jìn)電阻RP后，可以限制這個(gè)電流不超過(guò)1mA。 （ 2109） 3）輸入端接長(zhǎng)線時(shí) ，應(yīng)在門(mén)電路的輸入端接入保護(hù)電阻RP，如圖 。 圖 輸入端接長(zhǎng)線時(shí)的防護(hù) 因?yàn)殚L(zhǎng)線不可避免地伴生有分布電容和電感，所以當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生突變時(shí)，只要門(mén)電路的輸入阻抗與長(zhǎng)線的阻抗不匹配，就必然會(huì)在 CMOS電路的輸入端產(chǎn)生附加振蕩脈沖，因此，需串入 RP限流。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， RP阻值可按RP=VDD/1mA計(jì)算。線長(zhǎng)度大于 10m以后，每增加 10米，阻值增加 1K?。 （ 2110） *三、 CMOS電路鎖定效應(yīng)的防護(hù) 鎖定效應(yīng)（ LachUp），或稱(chēng)為可控硅效應(yīng)（ Silicon Controlled Rectifer）是 CMOS電路的一個(gè)特有問(wèn)題。發(fā)生鎖定以后往往會(huì)造成器件的永久失效。 圖 CMOS反相器中的雙極型寄生三極管效應(yīng) （ 2111） 為防止發(fā)生鎖定效應(yīng)，在 CMOS電路工作時(shí)始終應(yīng)保證 Vi、 Vo、 VDD的數(shù)值符合如下規(guī)定： VDD＜ VDD（ BR） ， VDD端的擊穿電壓 此外，還可以采取以下防護(hù)措施： 1）輸入端和輸出端設(shè)置鉗位電路； 2）在 CMOS電路的電源輸入端加去耦電路； 3）當(dāng)系統(tǒng)由幾個(gè)電源供電時(shí)，各電源的開(kāi)、關(guān)順序必須合理。啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先接通 CMOS電路的供電，然后再接通輸入信號(hào)和負(fù)載電路電源；關(guān)機(jī)時(shí)，應(yīng)先關(guān)掉信號(hào)和負(fù)載電源，再切斷 CMOS電路電源。 ? F DD O F V V v V ＜ ＜ F DD I F V V v V ? ＜ ＜ （ 2112） CMOS 數(shù)字集成電路的各種系列 CMOS 集成電路產(chǎn)品有： 4000系列、 HC/HCT系列、AHC/AHCT系列、 VHC/VHCT系列、 ALVC系列等。 4000系列 是較早投入市場(chǎng)的，雖然工作電壓范圍可達(dá)3~18V，但傳輸延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)（ 100nS），且?guī)ж?fù)載能力較弱（ 5V電源時(shí)，最大負(fù)載電流 ）。目前已基本被 HC/HCT系列所取代。 HC/HCT是高速系列 （ HighSpeed CMOS/HighSpeed CMOS， TTL Compatible）。傳輸延時(shí) 10ns、負(fù)載能力提高到 4mA。 HC和 HCT傳輸延時(shí)和帶負(fù)載能力基本相同，只是在工作電壓范圍和對(duì)輸入信號(hào)電平的要求不同。 HC系列可以在 2~6V間工作， HC系列不能與 TTL電路混合使用。 HCT系列工作在單一的 5V電源電壓下，可與 TTL混合使用。 （ 2113） AHC（ Advanced High Speed CMOS） /AHCT（ Advanced High Speed CMOS， TTL Compatible）是改進(jìn)的高速 CMOS系列的簡(jiǎn)稱(chēng)。傳輸延時(shí)時(shí)間和帶負(fù)載能力較 HC/HCT均提高了一倍。（ VHC/VHCT跟其類(lèi)似，只是另一公司的產(chǎn)品） LVC系列是 TI公司 20世紀(jì) 90年代推出的低電壓 CMOS系列。 工作電壓 ~，傳輸延時(shí) ，帶負(fù)載能力3V時(shí)，最大負(fù)載電流可達(dá) 24mA。此外， LVC的輸入可以接受高達(dá) 5V的高電平信號(hào)，能很容易地將 5V電平的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 ，而 LVC系列提供的總線驅(qū)動(dòng)電路又能將 5V的輸出信號(hào)。 ALVC系列是 TI公司 1994年推出的改進(jìn)的低壓 CMOS（ Advanced Low Voltage ）。 ALVC較 LVC進(jìn)一步提高了速度和更加優(yōu)越的總線驅(qū)動(dòng)器件。 LVC和 ALVC是目前 CMOS電路中性能最好的兩個(gè)系列，可以滿(mǎn)足高性能數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要。 （ 2114） 參數(shù)名稱(chēng) 74HC04 HCT04 AHC04 AHCT04 LVC04 ALVC04 VDD（ v） 2~6 ~ 2~ ~ ~ ~ VIH（ min） 2 2 2 2 VIL（ max） VOH（ min） 最大負(fù) VOL（ max） IOH（ max） 4mA 4 8 8 24 24 IOL（ max） 4 4 8 8 24 24 IIH（ max） 5 5 IIL（ max） 181。A 5 5 Tpd（ ns） 9 14 2 CI（ max） 10 pF 10 10 10 5 Cpd功耗電容 20pF 20計(jì)算 12功耗 14時(shí)用 8的等效 表 各種 CMOS系列門(mén)電路性能的比較（ 74XX04為例） 表中給出的參數(shù)（除電源電壓以外）， 74HC/HCT和 74AHC/AHCT是VDD=， 74LVC04/ALVC04是 VDD=3V下的參數(shù)（ P106） （ 2115） 表 TI公司生產(chǎn)的不同系列反相器為例列出的各種CMOS系列門(mén)電路主要參數(shù)的比較。器件名稱(chēng) 54/74HC04中，“ 54/74‖是 TI公司產(chǎn)品標(biāo)志，“ HC‖是不同系列的名稱(chēng)，后面的“ 04‖表示器件具體的邏輯功能，如表中指 6反相器。只要器件名稱(chēng)中最后的數(shù)碼相同，它們的邏輯功能就是一樣的?！?54‖和“ 74‖和 TTL中的意思一樣，其主要區(qū)別就是允許的環(huán)境工作溫度不同。（ 54——55~+123℃ ； 74——40~+85 ℃ ） （ 2116） * TTL電路與 CMOS電路的接口 無(wú)論是 TTL驅(qū)動(dòng) CMOS還是 CMOS驅(qū)動(dòng) TTL，驅(qū)動(dòng)門(mén)都必須能為負(fù)載門(mén)提供合乎標(biāo)準(zhǔn)的高、低電平和足夠的驅(qū)動(dòng)電流，也就是必須同時(shí)滿(mǎn)足下列各式： 驅(qū)動(dòng)門(mén) 負(fù)載門(mén) (m ax )(m ax )(m ax )(m ax )(m ax )(m ax )(m i n )(m i n )ILOLIHOHILOLIHOHImInIIVVVV????式中 n和 m分別為負(fù)載電流中 IIH和 IIL的個(gè)數(shù)。 HCT LS S 74 HC vO 74HC/HCT AHC/AHCT 74S/AS AHC/AHCT 74 vI VOH（ min） 74S/AS LS/ALS AHC/AHCT 74 HC/HCT VOL（ max） HC HCT LS S 74 VIL（ max） VIH（ min） 圖 CMOS與 TTL系列門(mén)的輸入、輸出電平 （ 2117） 一、用 TTL電路驅(qū)動(dòng) CMOS電路 用 TTL電路驅(qū)動(dòng) 74HC和 AHC系列 CMOS電路 1）電流驅(qū)動(dòng) 所有 TTL電路的高電平最大輸出電流都在，低電平最大輸出電流都在 8mA以上，而 74HC和AHC系列 CMOS電路的高、低電平輸入電流都在 1181。A 以下。因此，用任何一種系列的 TTL電路驅(qū)動(dòng) 74HC和 74AHC系列CMOS電路，都能在 n、 m大于 1的情況下滿(mǎn)足電流驅(qū)動(dòng)的要求，并可由式 n和 m的最大值。 2）電壓匹配 由圖 ，所有 TTL系列的 VOL（ max）均低于 74HC和 74AHC系列的 VOL（ max） =，所以也滿(mǎn)足式。然而所有 TTL系列的高電平輸出的最小值 VOH（ min）都低于 74HC和 74AHC系列的高電平輸入最小值，達(dá)不到 要求。為此，必須設(shè)法將 TTL電路輸出高電平提高到 。 （ 2118） 圖 用接入上拉電阻提高 TTL電路輸出的高電平 當(dāng) TTL電路輸出高電平時(shí)，輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)管處于截止?fàn)顟B(tài)，故有 VOH=VDDRU（ IOHnIIH ） 當(dāng) CMOS電路的電源電壓較高時(shí)， TTL電路應(yīng)采用OC門(mén)電路，外接上拉電阻的計(jì)算也應(yīng)按 OC門(mén)的上拉電阻的計(jì)算方法計(jì)算。 用 TTL電路驅(qū)動(dòng) 74HCT和 74AHCT系列 CMOS門(mén) （ 2119） 二、用 CMOS電路驅(qū)動(dòng) TTL電路 電流驅(qū)動(dòng) 由表 （ P106）可知， 74HC/74HCT系列的 IOH（ max） 和 IOL（ max） 的大小均為 4mA，74AHC/74AHCT系列的 IOH（ max） 和 IOL（ max） 的大小均為8mA。而由表 （ P138）可知，所有 TTL電路的 IIH（ max）和 IIL（ max） 的大小均在 2mA以下，所以無(wú)論用 74HC/74HCT系列還是 74AHC/74AHCT系列 CMOS電路驅(qū)動(dòng)任何系列TTL電路，都能在一定數(shù)目的 n、 m范圍內(nèi)滿(mǎn)足式 。 電壓匹配 從圖 （ P146）上可看到，用74HC/74HCT系列或 74AHC/74AHCT系列 CMOS電路驅(qū)動(dòng)任何系列 TTL電路，都能滿(mǎn)足式 。 因此，無(wú)論用 74HC/74HCT系列還是 74AHC/74AHCT系列 CMOS電路，都可以直接驅(qū)動(dòng)任何系列 TTL電路。 驅(qū)動(dòng)負(fù)載門(mén)的個(gè)數(shù)可由式 。 （ 2120） 在找不到合適的驅(qū)動(dòng)門(mén)足以滿(mǎn)足大負(fù)載電流的情況下，可以使用分立元件的電流放大器實(shí)現(xiàn)電流擴(kuò)展。 圖 通過(guò)電流放大器驅(qū)動(dòng) TTL電路 （ 2121） 習(xí)題 、 、 *、 ； 、 、 、 、 THE END （ 2122） 附 : 門(mén)電路的常見(jiàn)邏輯符號(hào) 與門(mén) 或門(mén) 非門(mén) F=A?B F=A+B AF ?amp。 A B F A B F A B F A B F ? A B F A B F ? A 1 F A F A F A F （ 2123） 與非門(mén) 或非門(mén) OC門(mén) (兩輸入與非 ) BAF ??BAF ??amp。 A B F A B F A B F ? A B F A B F ? A B F 國(guó)標(biāo) A B F ? A B F A B F （ 2124） A B Eamp。 A B Eamp。 A B E國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 三態(tài)門(mén) (兩輸入與非 ) 與或非門(mén) CDAB ? + A B C D F A B C D F amp。 ? amp。 （ 2125）