CMOS全解析，带你了解CMOS电路中的那些事

CMOS是生活中的常用器件，为增进大家对CMOS的了解程度，本文将对CMOS集成电路的测试、CMOS集成电路的保护措施、CMOS电路焊接注意事项、CMOS数字集成电路的特点等内容加以介绍。如果你对CMOS相关内容具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、CMOS电路焊接注意事项

为了避免由于静电感应而损坏电路，焊接CMOS集成电路所使用的电烙铁必需良好接地，焊接时间不得超过5秒。最好使用20~25W内热式电烙铁和502环氧助焊剂，必要时可使用插座。

在接通电源的情况下，不应装拆CMOS集成电路。凡是与CMOS集成电路接触的工序，使用的工作台及地板严禁铺垫高绝缘的板材(如橡胶板、玻璃板、有机玻璃、胶木板等)，应在工作台上铺放严格接地的细钢丝网或铜丝网，并经常检查接地可靠性。

二、CMOS集成电路的测试

测试时所有CMOS集成电路的仪器、仪表均应良好接地。如果是低阻信号源，应保证输入信号不超过CMOS集成电路的电源电压范围(CXXX系列为7~15V，C4000系列为3~18V)，既VSS≤Vi≤VDD。如果输入信号一定要超过CMOS集成电路的电源电压范围，则应在输入端加一个限流电阻，使输入电流不超过5mA，以避免CMOS集成电路内部的保护二极管烧毁。

若信号源和CMOS集成电路用两组电源，开机时，应先接同CMOS集成电路电源，后接通信号源电源。关机时，应先关信号源电源，后关CMOS集成电路电源。

三、CMOS集成电路的保护措施

因为CMOS集成电路输入阻抗极高，随机的静电积累很可能使电路引出端任意两端的电压超过MOS管栅击穿电压，从而引起电路损坏。所以，CMOS集成电路不用时应把电路的外引线全部短路，或放在导电的屏蔽容器内，以防被静电击穿。

CMOS集成电路的互换。在使用中有些CMOS集成电路是可以直接换用。如国产CC4000可与国外产品CD4000、MC14000系列直接代换。

对于那些管脚排列和封装形式完全一致，但电参数有所不同的CMOS集成电路，换用时要十分注意。如国产CC4000和CXXX中有些品种，它们的工作电压有所差异，CC4000为3~18V、CXXX为7~15V。换用时要考虑到电源供电及负载能力问题。另外，对于那些封装形式及管脚排列不同的CMOS集成电路，一般不能直接代换。如果需要换用，则应做一些相应的变换使两者功能相同的引出端一一对应。

焊CMOS集成块。先找一块比集成块稍大的铝箔和一块平整的泡沫塑料。铝箔平放在塑料泡沫上，将CMOS集成块垂直插入泡沫塑料后随即拔起，使铝箔附在集成块上以使引脚全部短路。然后将集成块插入线路板的规定位置，像焊其它集成块那样焊接，焊好后撕去铝箔即可。

四、CMOS电路焊接注意事项

CMOS集成电路由于输入电阻很高，因此极易接受静电电荷。为了防止产生静电击穿，生产CMOS时，在输入端都要加上标准保护电路，但这并不能保证绝对安全，因此使用CMOS集成电路时，必须采取以下预防措施。

①存放CMOS集成电路时要屏蔽，一般放在金属容器中，也可以用金属箔将引脚短路。

②CMOS集成电路可以在很宽的电源电压范围内提供正常的逻辑功能，但电源的上限电压(即使是瞬态电压)不得超过电路允许极限值、…电源的下限电压(即使是瞬态电压)不得低于系统工作所必需的电源电压最低值Vmin，更不得低于VSS。

③焊接CMOS集成电路时，一般用20W内热式电烙铁，而且烙铁要有良好的接地线。也可以利用电烙铁断电后的余热快速焊接。禁止在电路通电的情况下焊接。

④为了防止输入端保护二极管因正向偏置而引起损坏，输入电压必须处在VDD 和VSS之间，即VSS

⑤调试CMOS电路时，如果信号电源和电路板用两组电源，则刚开机时应先接通电路板电源，后开信号源电源。关机时则应先关信号源电源，后断电路板电源。即在CMOS本身还没有接通电源的情况下，不允许有输入信号输入。

⑥ 多余输入端绝对不能悬空。否则不但容易受外界噪声干扰，而且输入电位不定，破坏了正常的逻辑关系，也消耗不少的功率。因此，应根据电路的逻辑功能需要分别情况加以处理。例如：与门和与非门的多余输入端应接到VDD或高电平;或门和或非门的多余输入端应接到VSS或低电平;如果电路的工作速度不高，不需要特别考虑功耗时，也可以将多余的输入端和使用端并联。如上图所示。

以上所说的多余输入端，包括没有被使用但已接通电源的CMOS电路所有输入端。例如，一片集成电路上有4个与门，电路中只用其中一个，其它三个门的所有输入端必须按多余输入端处理。

⑦输入端连接长线时，由于分布电容和分布电感的影响，容易构成LC振荡，可能使输入保护二极管损坏，因此必须在输入端串接一个10~20kΩ的保护电阻R，如上图所示。

⑧CMOS电路装在印刷电路板上时，印刷电路板上总有输入端，当电路从机器中拔出时，输入端必然出现悬空，所以应在各输入端上接入限流保护电阻，如图T309所示。如果要在印刷电路板上安装CMOS集成电路，则必须在与它有关的其它元件安装之后再装CMOS电路，避免CMOS器件输入端悬空。

⑨插拔电路板电源插头时，应该注意先切断电源，防止在插拔过程中烧坏CMOS的输入端保护二极管。

五、CMOS数字集成电路的特点

1.静态功耗低：电源电压VDD=5V的中规模电路的静态功耗小于100μW，从而有利于提高集成度和封装密度，降低成本，减小电源功耗。

2.电源电压范围宽：4000系列CMOS电路的电源电压范围为3～18V，从而使选择电源的余地大，电源设计要求低。

3.输入阻抗高：正常工作的CMOS集成电路，其输入端保护二极管处于反偏状态，直流输入阻抗可大于100MΩ，在工作频率较高时，应考虑输入电容的影响。

4. 扇出能力强：在低频工作时，一个输出端可驱动50个以上的CMOS器件的输入端，这主要因为CMOS器件的输入电阻高的缘故。

5.抗干扰能力强：CMOS集成电路的电压噪声容限可达电源电压的45%，而且高电平和低电平的噪声容限值基本相等。

6.逻辑摆幅大：空载时，输出高电平VOH>VDD-0.05V，输出低电平VOL

7. CMOS集成电路还有较好的温度稳定性和较强的抗辐射能力。

不足之处是，一般CMOS器件的工作速度比TTL集成电路低，功耗随工作频率的升高而显著增大。

六、CMOS数字集成电路使用注意事项

1.电源连接和选择：VDD端接电源正极，VSS端接电源负极(地)。绝对不许接错，否则器件因电流过大而损坏。对于电源电压范围为3V～18V系列器件。如CC4000系列，实验中VDD通常接+5V电源，VDD电压选在电源变化范围的中间值，例如电源电压在8～12V之间变化，则选择VDD=10V较恰当。

注意：CMOS器件在不同的VDD值下工作时，其输出阻抗、工作速度和功耗等参数都有所变化，设计中须考虑。

2.输入端处理：多余输入端不能悬空。应按逻辑要求接VDD或接VSS，以免受干扰造成逻辑混乱，甚至还会损坏器件。对于工作速度要求不高，，而要求增加带负载能力时，可把输入端并联使用。

对于安装在印刷电路板上的CMOS器件，为了避免输入端悬空，在电路板的输入端应接入限流电阻RP和保护电阻R，当VDD=+5V时，RP取5.1KΩ，R一般取100KΩ～1MΩ。

3.输出端处理：输出端不允许直接接VDD或VSS，否则将导致器件损坏，除三态(TS)器件外，不允许两个不同芯片输出端并联使用，但有时为了增加驱动能力，同一芯片上的输出端可以并联。

4.对输入信号VI的要求：VI的高电平VIH

5.CMOS器件的输入端和VSS之间接有保护二极管，除了电平变换器等一些接口电路外，输入端和正电源VDD之间也接有保护二极管，因此，在正常运转和焊接CMOS器件时，一般不会因感应电荷而损坏器件。但是，在使用CMOS数字集成电路时，输入信号的低电平不能低于(VSS-0.5V)，除某些接口电路外，输入信号的高电平不得高于(VDD+0.5V)，否则可能引起保护二极管导通，甚至损坏进而可能使输入级损坏。

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