2022-2023学年高二物理竞赛课件：CMOS电路的使用注意事项

CMOS电路的使用注意事项 CMOS电路的使用注意事项 1、电源问题 CMOS器件通常为单电源供电，电源电压范围比较宽。 工作在不同电源电压下的器件，其输出阻抗、噪声容限、工作速度和功耗等也会不同，使用中应注意。 几种CMOS电路的电源电压值 0.8~2.7 1.2~3.6 4.5~5.5 2～6 3～18 电源电压范围 3.6 6.5 7 7 20 最大电压额定值 74AUC (超低电压) 74LVC (低电压) 74HCT (高速) 74HC (高速） 4000B 类型 参数 不同的CMOS器件对电源电压的要求不同，如下表： 逻辑门电路的接口问题 在数字电路或系统设计中，由于工作速度或功耗等指标的需求，往往需要将多种逻辑器件混合使用，而不同逻辑器件的电压和电流参数不尽相同，因而出现了不同逻辑门电路之间的接口问题，以及门电路与负载之间的匹配等问题。 接口电路一般需要考虑两个因素： 1：电平匹配（兼容） 驱动门要为负载门提供符合标准的输出高电平和低电平； 2：驱动能力（扇出问题） 驱动门要为负载门提供足够大的驱动电流； 一、（74HCT）CMOS门电路与TTL门电路的接口 1：CMOS门驱动TTL门 电平匹配，可以直接驱动， 只要总的负载电流不超过输出电流的最大值即可。 74HCT 74LS VDD / VCC 5V 5V VOHmin 3.84V 2.7V VOLmax 0.33V 0.5V IOHmax -4mA -0.4mA IOLmax 4mA 8mA VIHmin 2V 2V VILmax 0.8 0.8V IIHmax 0.001mA 0.02mA IILmax -0.001mA -0.4mA 2：TTL门驱动CMOS门 电平匹配，可以直接驱动， CMOS电路的输入电流近似为0，电流方面不存在问题。 可见，74HCT电路与TTL门完全兼容，不需接口电路。 二、（74HC）CMOS门电路与TTL门电路的接口 1：CMOS门驱动TTL门 电平匹配，可以直接驱动， 只要总的负载电流不超过输出电流的最大值即可。 74HC 74LS VDD / VCC 5V 5V VOHmin 3.84V 2.7V VOLmax 0.33V 0.5V IOHmax -4mA -0.4mA IOLmax 4mA 8mA VIHmin 3.5V 2V VILmax 1.5 0.8V IIHmax 0.001mA 0.02mA IILmax -0.001mA -0.4mA 二、（74HC）CMOS门电路与TTL门电路的接口 1：CMOS门驱动TTL门 电平匹配，可以直接驱动， 只要总的负载电流不超过输出电流的最大值即可。 2：TTL门驱动CMOS门 74HC 74LS VDD / VCC 5V 5V VOHmin 3.84V 2.7V VOLmax 0.33V 0.5V IOHmax -4mA -0.4mA IOLmax 4mA 8mA VIHmin 3.5V 2V VILmax 1.5 0.8V IIHmax 0.001mA 0.02mA IILmax -0.001mA -0.4mA 电流无问题。 低电平匹配，高电平不匹配，需加接口电路。 二、（74HC）CMOS门电路与TTL门电路的接口 1：CMOS门驱动TTL门 电平匹配，可以直接驱动， 只要总的负载电流不超过输出电流的最大值即可。 2：TTL门驱动CMOS门 电流无问题。 低电平匹配，高电平不匹配，需加接口电路。 如何解决电平匹配问题？ 外接上拉电阻RP 在TTL门电路的输出端外接一个上拉电阻RP，使TTL门电路的UOH≈5V。 三、门电路带负载时的接口电路 1：用门电路直接驱动显示电路 74HC04 LED R 1 输入 LED R 1 输入 Vcc D F OH I V V R - = D F CC I V V R - = OL V - 限流 2：机电性负载接口 输入 74HC04 1 1 R 继电器 通常机电性负载所需的电流和电压比较大，接口电路的主要任务是扩大驱动电路的输出电流，必要时还要进行电平转换。 扩大驱动电流的方法： （1）对于较小电流，可将同一个芯片几个同类电路并接起来，这时驱动能力提高到接近Ｎ倍（Ｎ为并联门电路的数量）。 （2）对于较大电流，可采用外围驱动器件，如达林顿驱动器 ULN2003A。 小 结 了解CMOS和TTL基本门电路的电路结构 重点掌握CMOS和TTL集成门电路，常用的集成门电路有：74HC、74HCT、74LS、74ALS等系列。 CMOS电路为互补对称结构，采用反相器输出结构。 TTL电路为多发射极输入，采用推拉式输出结构。 ①OC门和OD门