如何处理CMOS接口电路问题？CMOS电路SCR闩锁介绍

[导读]一直以来，CMOS电路都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来CMOS电路的相关介绍，详细内容请看下文。

一直以来，CMOS 电路都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来CMOS电路的相关介绍，详细内容请看下文。

一、CMOS的接口电路问题处理

(1)CMOS电路与运放连接。当和运放连接时，若运放采用双电源，CMOS采用的是独立的另一组电源。若运放使用单电源，且与CMOS使用的电源一样，则可直接相连。

(2)CMOS与TTL等其它电路的连接。在电路中常遇到TTL电路和CMOS电路混合使用的情况，由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及负载能力等参数不同，因此他们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路，使前级器件的输出的逻辑电平满足后级器件对输入电平的要求，并不得对器件造成损坏。逻辑器件的接口电路主要应注意电平匹配和输出能力两个问题，并与器件的电源电压结合起来考虑。下面分两种情况来说明：

(A)TTL到CMOS的连接。用TTL电路去驱动CMOS电路时，由于CMOS电路是电压驱动器件，所需电流小，因此电流驱动能力不会有问题，主要是电压驱动能力问题，TTL电路输出高电平的最小值为2.4V，而CMOS电路的输入高电平一般高于3.5V，这就使二者的逻辑电平不能兼容。为此可在TTL的输出端与电源之间接一个电阻R(上拉电阻)可将TTL的电平提高到3.5V以上。

(B)CMOS到TTL的连接。CMOS电路输出逻辑电平与TTL电路的输入电平可以兼容，但CMOS电路的驱动电流较小，不能够直接驱动TTL电路。为此可采用CMOS/TTL专用接口电路，如CMOS缓冲器CC4049等，经缓冲器之后的高电平输出电流能满足TTL电路的要求，低电平输出电流可达4mA。实现CMOS电路与TTL电路的连接。需说明的时，CMOS与TTL电路的接口电路形式多种多样，实用中应根据具体情况进行选择。

二、CMOS电路SCR闩锁

在使用模拟CMOS电路时，最安全的做法是确保没有超过电源电压的模拟或数字电压施加到器件上，并且电源电压在额定范围内。尽管如此，实施承受过压保护也是有必要的。如果理解了问题的机制，保护措施在大多数情况下都会是行之有效的。图1是一个典型CMOS输出开关单元的电路图及截面图。从不同单元和区域之间的连接关系中，我们可以画出一个等效二极管电路图(图2)。如果在S端或D端的模拟输人电压超过电源电压。

图1：典型CMOS输出开关单元的电路图及截面图

图2：等效二极管电路图

由不同二极管结产生的寄生晶体管就会处于正向偏置模式。这些寄生的NPN和PNP晶体管形成如图3所示的SCR(可控硅整流器)电路。

图3. CMOS开关中的寄生晶体管益沦应

过压能引起过大的电流和金属化问题。通常，运算放大器的输出作为S端或D端的电压源，因此电流不能大于运算放大器直流输出电流的限值。然而，瞬态感应电流仍有可能破坏CMOS器件；因此，有必要进行保护。图4举例说明了通过在电源供电引脚串联二极管(比如1N459)防止寄生晶体管导通的方法。如果S端或D端电压高于电源电压时，CR1和/或CR2反向偏置，基极驱动电路不能使晶体管导通。每个CMOS器件都应该有一对独立的二极管对其进行保护。尽管这个方法很有效，但它不是万无一失的。如果开关的一端连接到一个负电位(例如一个充电电容)，并且另一端电压超过VDD，则尽管有保护二极管。