Vi Mạch Họ CMOS, Cấu Tạo Và Chức Năng Hoạt động. - Tài Liệu Text

Tải bản đầy đủ (.pdf) (13 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ
>>
3. Điện - Điện tử

Vi mạch họ CMOS, cấu tạo và chức năng hoạt động.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.09 MB, 13 trang )

Bài4: VI MẠCH SỐ HỌ CMOSCông nghệ MOS (Metal Oxide Semiconductor-kim loại oxit bán dẫn) có tên gọi xuấtxứ từ cấu trúc MOS cơ bản của một điện cực nằm trên lớp oxit cách nhiệt, dưới lớpoxit là đế bán dẫn. Transistor trong công nghệ MOS là transistor hiệu ứng trường,gọi là MOSFET (metal oxide silicon field effect transistor). Có nghĩa điện trường ởphía điện cực kim loại của lớp oxit cách nhiệt có ảnh hưởng đến điện trở của đế.Phần nhiều IC số MOS được thiết kế hết bằng MOSFET, không cần đến linh kiện nàokhác.Ưu điểm chính của MOSFET là dễ chế tạo, phí tổn thấp, cỡ nhỏ, tiêu hao rất ít điệnnăng. Kĩ thuật làm IC MOS chỉ rắc rối bằng 1/3 kĩ thuật làm IC lưỡng cực (TTL,ECL,...). Thêm vào đó, thiết bị MOS chiếm ít chỗ trên chip hơn so với BJT, thôngthường, mỗi MOSFET chỉ cần 1 mi li vuông diện tích chip, trong khi BJT đòi hỏikhoảng 50 mi li vuông. Quan trọng hơn, IC số MOS thường không dùng các thànhphần điện trở trong IC, vốn chiếm quá nhiều diện tích chip trong IC lưỡng cực. Vìvậy, IC MOS có thể dung nạp nhiều phần tử mạch trên 1 chip đơn hơn so với IClưỡng cực. Bằng chứng là ta sẽ thấy MOS dùng nhiều trong vi mạch tích hợp cỡ LSI,VLSI hơn hẳn TTL. Mật độ tích hợp cao của IC MOS làm chúng đặc biết thích hợp chocác IC phức tạp, như chip vi xử lí và chip nhớ. Sửa đổi trong công nghệ IC MOS đãcho ra những thiết bị nhanh hơn 74, 74LS của TTL, với đặc điểm điều khiển dòng gầnnhư nhau. Do vậy, thiết bị MOS đặc biệt là CMOS đã đã được sử dụng khá rộng rãitrong mạch MSI mặc dù tốc độ có thua các IC TTL cao cấp và dễ bị hư hỏng do bịtĩnh điện.Mạch số dùng MOSFET được chia thành 3 nhóm là:- PMOS dùng MOSFET kênh P- NMOS dùng MOSFET kênh N tăng cường- CMOS (MOS bù) dùng cả 2 thiết bị kênh P và kênh NCác IC số PMOS và NMOS có mật độ đóng gói lớn hơn (nhiều transistor trong 1chip hơn) và do đó kinh tế hơn CMOS. NMOS có mật độ đóng gói gần gấp đôi PMOS.Ngoài ra, NMOS cũng nhanh gần gấp 2 lần PMOS, nhờ dữ kiện các điện tử tự do lànhững hạt tải dòng trong NMOS, còn các lỗ trống (điện tích dương chuyển độngchậm hơn) là hạt tải dòng cho PMOS. CMOS rắc rối nhất và có mật độ đóng gói thấpnhất trong các họ MOS, nhưng nó có điểm mạnh là tốc độ cao hơn và công suất tiêuthụ thấp hơn. IC NMOS và CMOS được dùng rộng rãi trong lĩnh vực kĩ thuật số,nhưng IC PMOS không còn góp mặt trong các thiết kế mới nữa. Tuy nhiên MOSFETkênh P vẫn rất quan trọng bởi vì chúng được dùng trong mạch CMOS.Trước khi đi vào công nghệ CMOS ta hãy tìm hiểu qua về NMOS. Cũng cần phảibiết rằng PMOS tương ứng cũng giống hệt NMOS, chỉ khác ở chiều điện áp.Hình 1.64 là cấu tạo của 1 cổng NOT loại NMOS cơ bảnMạch gồm 2 MOSFET: Q2 làm chuyển mạch còn Q1 làm tải cố định và luôn dẫn, điệntrở của Q1 khoảng 100 kWNgõ vào mạch đặt ở cực G của Q2, còn ngõ ra lấy ở điểm chung của cực S Q1 và cựcD Q2. Nguồn phân cực cho mạch giả sử dùng 5V.Khi Vin = 5 V, ngõ vào mức cao kích cho Q2 dẫn, trở trên Q2 còn khoảng 1K cầu phânáp giữa RQ1 và RQ2 cho phép áp ra còn khoảng 0,05V tức là ngõ ra ở mức thấpKhi Vin = 0V, ngõ vào ở mức thấp, Q2 ngắt, trở trên nó khá lớn khoảng 1010 ohm.Cầu phân áp RQ1 và RQ2 sẽ đặt áp ngõ ra xấp xỉ nguồn, tức là ngõ ra ở mức cao.Vậy mạch hoạt động như một cổng NOT. Cổng NOT được xem là mạch cơ bản nhấtcủa công nghệ MOS. Nếu ta thêm Q3 mắc nối tiếp và giống với Q2 thì sẽ được cổngNAND. Nếu ta mắc Q3 song song và giống với Q2 thì sẽ được cổng NOR. Cổng AND vàcổng OR được tạo ra bằng cách thêm cổng NOT ở ngõ ra của cổng NAND và cổng NORvừa được tạo ra.Như đã nói ở trước, NMOS không phải để tạo ra các cổng mà thường dùng để xâydựng mạch tổ hợp, mạch tuần tự quy mô thường cỡ MSI trở lên, nhưng tất cả nhữngmạch đó về cơ bản vẫn chỉ là tổ hợp của các mạch cổng logic được kể ra ở đây.Một số đặc điểm của NMOS :Tốc độ chuyển mạch: chậm hơn so với loại TTL do điện trở đầu vào khácao đồng thời bị ảnh hưởng bởi tải dung tính mà nó thúcGiới hạn nhiễu khoảng 1,5V với nguồn 5V và sẽ tăng tỉ lệ khi nguồn cấptăng. Như vậy là tính kháng nhiễu kém hơn TTLHệ số tải: về lí thuyết là rất lớn do trở đầu vào của mạch rất lớn, tuynhiên, nếu tần số hoạt động càng cao (trên 100KHz) thì điện dung sinh rac ó thể làm suy giảm thời gian chuyển mạch kéo theo giảm khả năng giaotiếp tải. So với TTL thì NMOS vẫn có hệ số tải cao hơn hẳn trung bình là 50cổng cùng loại.C ông suất tiêu tán: Đây là ưu điểm nổi bật của logic MOS. Thật vậy,c hẳ ng hạn với cổng NOT ở trên khi đầu vào thấp RQ1 = 100k, RQ2 =1010ohm nên dòng tiêu thụ I = V/R = 0,5nA => P =U.I = 2,5nWKhi đầu vào cao RQ1 = 100k, RQ2 1k nên dòng tiêu thụ I = V/R = 50uA Þ0,25mWVậy công suất trung bình chỉ cao hơn 0,1 mW một chút, so với TTL thì nóquá nhỏ.Chính nhờ ưu điểm này mà CMOS có thể tích hợp cỡ LSI và VLSI, nơi mànhiều cổng, nhiều flip flop, nhiều mạch khác được tích hợp trong một chípmà không sinh ra nhiệt lớn làm hỏng chip.Cũng cần lưu ý là logic MOS do đều được xây dựng từ các transistor MOSFET nên rấtnhạy tĩnh điện, ở phần sau ta sẽ đề cập chi tiết đến vấn đề này.CMOS2.1 Cấu tạoCMOS (Complementary MOS) có cấu tạo kết hợp cả PMOS và NMOS trong cùng 1mạch nhờ đó tận dụng được các thế mạnh của cả 2 loại, nói chung là nhanh hơnđồng thời mất mát năng lượng còn thấp hơn so với khi dùng rời từng loại một. Cấutạo cơ bản nhất của CMOS cũng là một cổng NOT gồm một transistor NMOS và mộttransistor PMOS như hình 1.65Hoạt động của mạch cũng tương tự như ở NMOSKhi ngõ vào (nối chung cực cổng 2 transistor) ở cao thì chỉ có Q1 dẫn mạnh do đó ápra lấy từ điểm chung của 2 cực máng của 2 transistor sẽ xấp xỉ 0V nên ngõ ra ởthấp.Khi ngõ vào ở thấp Q1 sẽ ngắt còn Q2 dẫn mạnh, áp ra xấp xỉ nguồn, tức ngõ ra ởmức cao.Để ý là khác với cổng NOT của NMOS, ở đây 2 transistor không dẫn cùng một lúc nênkhông có dòng điện từ nguồn đổ qua 2 transistor xuống mass nhờ đó công suất tiêután gần như bằng 0. Tuy nhiên khi 2 transistor đang chuyển mạch và khi có tải thì sẽcó dòng điện chảy qua một hay cả 2 transistor nên khi này công suất tiêu tán lạităng lên.Trên nguyên tắc cổng đảo, cũng giống như trước bằng cách mắc song song hay nốitiếp thêm transistor ta có thể thực hiện được các cổng logic khác (hình 1.66). Chẳnghạn mắc chồng 2 NMOS và mắc song song 2 PMOS ta được cổng NAND. Còn khi mắcchồng 2 PMOS và mắc song song 2 NMOS ta được cổng NOR.2.2 Phân loạiCó nhiều loại IC logic CMOS với cách đóng vỏ (package) và chân ra giống như các ICloại TTL. Các IC có quy mô tích hợp nhỏ SSI vỏ DIP (dual inline package): với haihàng chân thẳng hàng 14 hay 16 được dùng phổ biến.CMOS cũ họ 4000, 4500Hãng RCA của Mỹ đã cho ra đời loại CMOS đầu tiên lấy tên CD4000A. Về sau RCA cócải tiến để cho ra loạt CD4000B có thêm tầng đệm ra, sau này hãng lại bổ sungthêm loạt CD4500, CD4700.Hãng Motorola (Mỹ) sau đó cũng cho ra loạt CMOS MC14000, MC14000B, MC14500tương thích với sản phẩm cũ của RCA.Đặc điểm chung của loạt này là :Điện áp nguồn cung cấp từ 3V đến 18V mà thường nhất là từ 5 đến 15 V.Chúng có công suất tiêu hao nhỏRiêng loại 4000B do có thêm tầng đệm ra nên dòng ra lớn hơn, kháng nhiễu tốthơn mà tốc độ cũng nhanh hơn loại 4000A trước đó.Tuy nhiên các loại trên về tốc độ thì tỏ ra khá chậm chạp và dòng cũng nhỏhơn nhiều so với các loại TTL và CMOS khác. Chính vì vậy chúng không được sửdụng rộng rãi ở các thiết kế hiện đại.Loại 74CXXĐây là loại CMOS được sản xuất ra để tương thích với các loại TTL về nhiều mặt nhưchức năng, chân ra nhưng khoản nguồn nuôi thì rộng hơn. Các đặc tính của loại nàytốt hơn loại CMOS trước đó một chút tuy nhiên nó lại ít được sử dụng do đã có nhiềuloại CMOS sau đó thay thế loại CMOS tốc độ cao 74HCXX và 74HCTXX. Đây là 2 loạiCMOS được phát triển từ 74CXX.74HCXX có dòng ra lớn và tốc độ nhanh hơn hẳn 74CXX, tốc độ của nó tương đươngvới loại 74LSXX, nhưng công suất tiêu tán thì thấp hơn. Nguồn cho nó là từ 2V đến6V.Còn 74HCTXX chính là 74HCXX nhưng tương thích với TTL nhiều hơn như nguồn vàogần giống TTL : 4,5V đến 5,5V. Do đó 74HCTXX có thể thay thế trực tiếp cho 74LSXXvà giao tiếp với các loại TTL rất bình thường.Ngày nay 74HC và 74HCT trở thành loại CMOS hay dùng nhất mà lại có thể thay thếtrực tiếp cho loại TTL thông dụng.Loại CMOS tiên tiến 74AC, 74ACTLoại này được chế tạo ra có nhiều cải tiến cũng giống như bên TTL, nó sẽ hơn hẳncác loại trước đó nhưng việc sử dụng còn hạn chế cũng vẫn ở lí do giá thành còncao.Chẳng hạn cấu trúc mạch và chân ra được sắp xếp hợp lí giúp giảm những ảnhhưởng giữa các đường tín hiệu vào ra do đó chân ra của 2 loại này khác với chân racủa TTL.Kháng nhiễu, trì hoãn truyền, tốc độ đồng hồ tối đa đều hơn hẳn loại 74HC, 74HCT.Kí hiệu của chúng hơi khác một chút như 74AC11004 là tương ứng với 74HC04.74ACT11293 là tương ứng với 74HCT293.Loại CMOS tốc độ cao FACTĐây là sản phẩm của hãng Fairchild, loại này có tính năng trội hơn các sản phẩmtương ứng đã có.Loại CMOS tốc độ cao tiên tiến 74AHC, 74AHCTĐây là sản phẩm mới đã có những cải tiến từ loại 74HC và 74HCT, chúng tận dụngđược cả 2 ưu điểm lớn nhất của TTL là tốc độ cao và của CMOS là tiêu tán thấp do đócó thể thay thế trực tiếp cho 74HC và 74HCT.Bảng sau cho phép so sánh công suất tiêu tán và trì hoãn truyền của các loại TTL vàCMOS ở nguồn cấp điện 5V.Ngoài các loại trên công nghệ CMOS cũng phát triển một số loại mới gồm:BiCMOSĐây là sản phẩm kết hợp công nghệ lưỡng cực TTL với công nghệ CMOS nhờ đó tậndụng được cả 2 ưu điểm của 2 cộng nghệ là tốc độ nhanh và công suất tiêu tán thấp.Nó giảm được 75% công suất tiêu tán so với loại 74F trong lúc vẫn giữ được tốc độvà đặc điểm điều khiển tương đương. Nó cũng có chân ra tương thích với TTL và hoạtđộng ở áp nguồn 5V. Tuy nhiên Bi CMOS thường chỉ được tích hợp ở quy mô vừa vàlớn dùng nhiều trong giao diện vi xử lí và bộ nhớ, như mạch chốt, bộ đệm, bộ điềukhiển hay bộ thu phát.Loại CMOS điện thế thấpĐây là loại CMOS khá đặc biết có áp nguồn giảm xuống chỉ còn khoảng 3V. Khi ápgiảm sẽ kéo theo giảm công suất tiêu tán bên trong mạch nhờ đó mật độ tích hợpcủa mạch tăng lên, rồi tốc độ chuyển mạch cũng tăng lên điều này rất cần thiếttrong các bộ vi xử lí bộ nhớ ... với quy mô tích hợp VLSI. Cũng có khá nhiều loạiCMOS áp thấp, và đây là xu hướng của mai sau, ở đây chỉ nói qua về một số loại củahãng Texas Instruments74LV (low voltage) : là loạt CMOS điện thế thấp tương ứng với các vi mạch sốSSI và MSI của các công nghệ khác. Nó chỉ hoạt động được với các vi mạch 3,3Vkhác74LVC (low voltage CMOS ) : gồm rất nhiều mạch SSI và MSI như loạt 74. Nócó thể nhận mức 5V ở các ngõ vào nên có thể dùng để chuyển đổi các hệ thốngdùng 5V sang dùng 3,3V khác. Nếu giữ dòng điện ở ngõ ra đủ thấp để điện thế ngõ ranằm trong 1 giới hạn cho phép, nó cũng có thể giao tiếp với các ngõ vào TTL 5V. Tuynhiên áp vào cao của các CMOS 5V như 74HC hay 74AHC khiến chúng không thểđiều khiển từ các vi mạch LVC74ALVC (advanced low voltage CMOS ) : là loạt CMOS điện thế thấp, chủ yếuđể dùng cho các mạch giao diện bus hoạt động ở 3,3V74LVT (low voltage BiCMOS) : giống như 74LVC có thể hoạt động ở logic 5Vvà có thể dùng như mạch số chuyển mức 5V sang 3VBảng sau so sánh một số đặc tính của các loại CMOS áp thấpCMOS cực máng hở, CMOS ra 3 trạng thái và CMOS nảy schmitt triggerTương tự như bên TTL, các cổng CMOS cũng có các loại ra hở mảng, ra 3trạng thái và nảy schmitt trigger, vì có nhiều loại CMOS được sản xuất đểtương thích và thay thế cho loại TTL tương ứng.CMOS racực máng hởDo dùng MOSFET nên ngõ ra không phải là cực thu mà là cực mángỞ hình 1.67 trrình bày hai cổng NOT CMOS thường có ngõ ra nối chung với nhauNếu 2 đầu vào ở cao thì 2P ngắt, 2N dẫn ngõ ra mức cao bình thường.Nếu 2 đầu vào ở thấp thì 2P dẫn, 2N ngắt ngõ ra mức thấp bình thường.Nhưng nếu ngõ vào cổng 1 ở thấp còn ngõ vào cổng 2 ở cao thì P1 dẫn N1 ngắt, P2ngắt N2 dẫn áp ngõ ra sẽ là nửa áp nguồn Vdd. Áp này rơi vào vùng bất định khôngthể dùng kích các tải được hơn nữa với áp Vdd mà cao, dòng dẫn cao có thể làm tiêu2 transistor của cổng.Vậy cách để cực D ra hở là hợp trong trường hợp này. Trong cấu trúc mạch sẽ khôngcòn MOSFET kênh P nữa, còn MOSFET kênh N sẽ để hở cực máng D. Ta có thể nối cácngõ ra theo kiểu nối AND hay OR và tất nhiên là cũng phải cần điện trở kéo lên đểtạo mức logic cao, giá trị của R kéo lên tính giống như bên mạch loại TTL.CMOS ra 3 trạng tháiTương tự mạch bên TTL, mạch có thêm ngõ điều khiển G (hay C).G ở cao 2 cổng nand nối, nên Y = A, ta có cổng đệm không đảoG ở thấp ngõ ra của 2 cổng nand lên cao làm PMOS và NMOS cùng ngưng dẫn và đâylà trạng thái thứ 3 hay còn gọi là trạng thái trở kháng cao (high Z), lúc bấy giờ từngõ ra Y nhìn ngược vào mạch thì mạch như không có (điện trở ngõ ra Y lên nguồnvà xuống mass đều rất lớn).Ngõ G cũng có thể tác động ở mức thấpKí hiệu logic của mạchCổng nảy schmitt trigger tương tự nảy schmitt trigger bênmạch TTLCổng truyền dẫn CMOS (transmission gate :TG)Đây là loại cổng logic mà bên công nghệ lưỡng cực không có; cổng truyền dẫn hoạtđộng như một công tắc đóng mở (số) để cho phép dữ liệu (dạng số) truyền qua lạitheo cả 2 chiều.Trước hết là cấu tạo của cổng truyền NMOSTín hiệu truyền có thể là tương tự hay số miễn nằm trong khoảng 0 đến Vdd. Nhưngở đây để dẽ minh hoạ ta giả sử lấy nguồn cấp là 10V, áp ngưỡng của NMOS sẽ là 2VKhi ngõ vào ở thấp, tụ sẽ không được nạp nên tất nhiên ngõ ra cũng là mức thấpKhi ngõ vào ở cao mà đường khiển G vẫn ở thấp thì ngõ ra cũng vẫn ở thấpKhi ngõ vào ở cao và G ở cao => NMOS dẫn với áp ngưỡng 2V nên tụ nạp đầy đến 8Vthì NMOS ngắt, ngõ ra có thể hiểu là mức cao, do đó tín hiệu đã được truyền từ tráisang phảiKhi này mà ngõ vào xuống mức thấp thì tụ sẽ xả qua NMOS do đó ngõ ra lên cao trởlại tức là dữ liệu đã truyền từ phải sang tráiTuy nhiên ta có nhận xét là, khi bị truyền như vậy dữ liệu đã giảm biên độ đi mất 2V.Với mạch số có thể vẫn hiểu là mức cao mức thấp, còn với mạch tương tự thì nhưvậy là mất mát năng lượng nhiều rồi, và nó còn bị ảnh hướng nặng hơn khi nhiềucổng truyền mắc nối tiếp nhau.Cổng truyền CMOS :Hình 1.70 cho thấy cấu trúc của 1 cổng truyền CMOS cơ bản dùng 1 NMOS và 1PMOSmắc song song, cũng với những giả sử như ở trên bạn sẽ thấy CMOS khắc phục đượcđiểm dở của NMOS và chính nó đã được sử dụng rộng rãi ngày nay.Khi G ở thấp, không cho phép truyền.Khi G ở cao, nếu ngõ vào ở thấp ngõ ra không có gì thay đổi.Còn nếu ngõ vào ở cao thì cả 2 transistor đều dẫn dữ liệu truyền tù trái sang phảinạp cho tụ, ngõ ra ở mức cao nhưng có 1 điểm khác ở đây là khi tụ nạp đến 8V thìNMOS ngắt trong khi PMOS vẫn dẫn mạnh làm tụ nạp đủ 10V.Khi ngõ ra đang ở 10V, ngõ G vẫn ở cao mà ngõ vào xuống thấp thì tụ sẽ xả ngượctrở lại qua 2 transistor làm ngõ vào lên cao trở lại.Các kí hiệu cho cổng truyền như hình2.3 Đặc tính kỹ thuậtCông suất tiêu tánKhi mạch CMOS ở trạng thái tĩnh (không chuyển mạch) thì công suất tiêu tán PD củamạch rất nhỏ. Có thể thấy điều này khi phân tích mạch mạch cổng nand hay nor ởtrước. Với nguồn 5V, PD của mỗi cổng chỉ khoảng 2,5nW.Tuy nhiên PD sẽ gia tăng đáng kể khi cổng CMOS phải chuyển mạch nhanh. Chẳnghạn tần số chuyển mạch là 100KHz thì PD là 10 nW, còn f=1MHz thì PD= 0,1mW. Đếntần số cỡ 2 hay 3 MHz là PD của CMOS đã tương đương với PD của 74LS bên TTL, tứclà mất dần đi ưu thế của mình.Lý do có điều này là vì khi chuyển mạch cả 2 transistor đều dẫn khiến dòng bị hútmạnh để cấp cho phụ tải là các điện dung (sinh ra các xung nhọn làm biên độ củadòng bị đẩy lên có khi cỡ 5mA và thời gian tồn tại khoảng 20 đến 30 ns). Tần sốchuyển mạch càng lớn thì sinh ra nhiều xung nhọn làm I càng tăng kéo theo P tăngtheo. P ở đây chính là công suất động lưu trữ ở điện dung tải. Điện dung ở đây baogồm các điện dung đầu vào kết hợp của bất kỳ tải nào đang được kích thích và điệndung đầu ra riêng của thiết bị.Tốc độ chuyển mạch (tần số chuyển mạch)Cũng giống như các mạch TTL, mạch CMOS cũng phải có trì hoãn truyền để thựchiện chuyển mạch. Nếu trì hoãn này làm tPH bằng nửa chu kì tín hiệu vào thì dạngsong vuông sẽ trở thành xung tam giác khiến mạch có thể mất tác dụng logicTuy nhiên tốc độ chuyển mạch của CMOS thì nhanh hơn hẳn loại TTL do điện trở đầura thấp ở mỗi trạng thái. Tốc độ chuyển mạch sẽ tăng lên khi tăng nguồn nhưng điềunày cũng sẽ làm tăng công suất tiêu tán, ngoài ra nó cũng còn ảnh hưởng bởi tảiđiện dung.Giới hạn tốc độ chuyển mạch cho phép làm nên tần số chuyển mạch tối đa được tínhdựa trên tPH.Bảng sau cho phép so sánh fmax của một số loại cổng nand loại TTL với CMOSTrong việc sử dụng các IC logic CMOS ta phải biết nhiều đặc tính và giới hạn củachúng. Các đặc tính thông dụng như áp nuôi, số toả ra, khả năng dòng ra,... thườngdễ vận dụng. Tất cả các IC logic đều dùng được ở nguồn nuôi 5V. Số toả ra với cùngloại logic ít nhất là gần chục trong lúc thường chì cần vài. Tuy nhiên đôi khi có nghingờ hay sử dụng ở trường hợp áp cấp Vmax , fmax , tải thuần dung thuần cảm... haygiao tiếp giữa các IC khác loại, khác áp nguồn, nói chung là các trường hợp đặc biệt.thì ta phải tham khảo tài liệu ở data sheet hay data book. Cũng như ở bên TTL, mộtsố đặc tính chính của CMOS được nói đến ở đây là:Áp nguồn nuôi ký hiệu là Vdd (khác với bên TTL ký hiệu là Vcc ) rất khác nhau do đócần rất cẩn thận với nó, có thể dùng nguồn 5V là tốt nhất. Bảng sau đưa ra cáckhoảng áp nguồn cho từng loại CMOS.Điện áp vào và ra của các loại CMOSCũng giống như bên TTL về kí hiệu, tên gọi nhưng ở bên CMOS có phức tạp hơn donguồn nuôi cho các loại IC thì khác nhau, ta chỉ có thể rút ra tương đối ở điều kiệnnguồn Vdd = 5V. Hình và bảng ở dưới nêu ra các thông số áp ra và vào. Riêng loại74HCT là CMOS tốc độ cao tương thích với TTL nên thông số cũng giống như bên TTL.Dòng điện ngõ vào và ngõ rabảng so sánh dòng vào ra của một số loại CMOS với một số loại TTLNói chung ta quan tâm đến dòng ra nhiều hơn vì đó là dòng ra max cho phép mà vẫnđảm bảo các mức logic ra đúng như ở phần trên. Còn các áp ra cũng chỉ quan tâmkhi tính đến việc giao tiếp cổng khác loại khác áp nuôi.Hệ số tảiDòng ra của các CMOS khá lớn trong lúc điện trở vào của các CMOS lại rất lớn(thường khoảng 1012 ohm) tức dòng vào rất rất nhỏ nên số toả ra rất lớn. Nhưngmỗi cổng CMOS có điện dung ngõ vào thường cũng khoảng 5pF nên khi có nhiềucổng tải mắc song song số điện dung tăng lên làm tốc độ chuyển mạch chậm lạikhiến số toả ra ở tần số thấp (dưới 1MHz) là vài chục, còn ở tần số cao số tạo ragiảm chỉ còn dưới 10.Tính kháng nhiễuVề đặc tính chuyển (trạng thái) nói chung các loại CMOS đều chuyển trạng thái khádứt khoát trừ loại 4000A bởi vì chúng có tầng đệm ở trước ngõ raVề giới hạn nhiễu nói chung là tốt hơn các loại TTL. Tốt nhất là loại 4000A,B. Giới hạnnhiễu sẽ còn tốt hơn nếu ta tăng nguồn nuôi lớn hơn 5V, tuy nhiên lúc này tổn haocũng vì thế tăng theo. Cách tính lề nhiễu mức cao và mức thấp vẫn như trước, tứclà:VNH = VOH(min) – VIH(min)VNL = VIL(max) – VIH(max)CÁC IC CỔNG LOGICCó rất nhiều IC loại CMOS có mã số và chức năng logic tương tự như các IC TTLchẳng hạn bên TTL IC 4 cổng nand 2 ngõ vào là 7400, 74LS00, 74AS00,... thì bênCMOS cũng tương tự có 74C00, 74HC/HCT00, 74AC11000,... Tuy nhiên không phảitất cả bên TTL có thì bên CMOS cũng có. CMOS cũng còn có những loại riêng, chẳnghạn với cổng nảy schmitt trigger ngoài 74HC/HCT14 gồm 6 cổng đảo,74HC/HCT132 gồm 4 cổng nand 2 ngõ vào còn có 4014, 4534 cũng gồm 6 cổngđảo, 4093 cũng gồm 4 cổng nand 2 ngõ vào; hay 4066 là cổng truyền 2 chiều sốtương tự vv...Hình 1.74 là sơ đồ chân ra của một số cổng logic loại 4000 cũng hay dùngTrở lên đầu trangBài 1: Hệ thống sốBài 2: Đại số Boole và ứng dụngBài 3: Vi mạch số họ TTLBài 4: Vi mạch số học CMOSBài 5: Sử dụng cổng logicBài 6: Giao tiếp TTL và CMOS© Bản quyền thuộc trang thông tin Cơ Điện tử,v ui lòng ghi rõ nguồn Codientu.info khi phát lại thông tin từ trang này.

Tài liệu liên quan

• Tổng quan cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong
  • 60
  • 5
  • 5
• Ảnh hưởng của áp suất cao điều trị của sữa để sản xuất pho mát trên sự phân giải protein, lipid ,cấu tạo và chức năng của phô mai Cheddar trong giai đoạn ủ chín.
  • 2
  • 883
  • 4
• So sánh lục lạp và ty thể về cấu tạo và chức năng.
  • 5
  • 41
  • 383
• Giáo án sinh học lớp 8" Cấu tạo và chức năng của xương"
  • 3
  • 2
  • 2
• Tài liệu Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy nén khí pptx
  • 2
  • 1
  • 23
• Sinh học 6 - CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA HOA pot
  • 4
  • 1
  • 1
• Giáo án Sinh học 6 - CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA HOA pptx
  • 4
  • 1
  • 0
• Sinh học 8 - CẤU TẠO và CHỨC NĂNG CỦA DA ppsx
  • 5
  • 923
  • 1
• Sinh học 8 - CẤU TẠO và CHỨC NĂNG CỦA DA pptx
  • 5
  • 1
  • 1
• GIÁO ÁN SINH 7_Bài 41 :CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA DA docx
  • 5
  • 504
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(6.09 MB - 13 trang) - Vi mạch họ CMOS, cấu tạo và chức năng hoạt động. Tải bản đầy đủ ngay ×