4000系列CMOS集成点路的特点

74系列高速CMOS有几种电路~

CMOS电路 MOS电路又称场效应集成电路，属于单极型数字集成电路。单极型数字集成电路中只利用一种极性的载流子（电子或空穴）进行电传导。它的主要优点是输入阻抗高、功耗低、抗干扰能力强且适合大规模集成。特别是其主导产品CMOS集成电路有着特殊的优点，如静态功耗几乎为零，输出逻辑电平可为VDD或VSS，上升和下降时间处于同数量级等，因而CMOS集成电路产品已成为集成电路的主流之一。其品种包括4000系列的CMOS电路以及74系列的高速CMOS电路。其中74系列的高速CMOS电路又分为三大类：HC为CMOS工作电平；HCT为TTL工作电平（它可与74LS系列互换使用）；HCU适用于无缓冲级的CMOS电路。74系列高速CMOS电路的逻辑功能和引脚排列与相应的74LS系列的品种相同，工作速度也相当高，功耗大为降低。74系列可以说是我们平时接触的最多的芯片，74系列中分为很多种，而我们平时用得最多的应该是以下几种：74LS，74HC，74HCT这三种
输入电平 输出电平 74LS TTL电平 TTL电平 74HC COMS电平 COMS电平 74HCT TTL电平 COMS电平另外，随着推出BiCMOS集成电路，它综合了双极和MOS集成电路的优点，普通双极型门电路的长处正在逐渐消失，一些曾经占主导地位的TTL系列产品正在逐渐退出市场。CMOS门电路不断改进工艺，正朝着高速、低耗、大驱动能力、低电源电压的方向发展。BiCMOS集成电路的输入门电路采用CMOS工艺，其输出端采用双极型推拉式输出方式，既具有CMOS的优势，又具有双极型的长处，已成为集成门电路的新宠。3、 CMOS集成电路的性能及特点 功耗低CMOS集成电路采用场效应管，且都是互补结构，工作时两个串联的场效应管总是处于一个管导通另一个管截止的状态，电路静态功耗理论上为零。实际上，由于存在漏电流，CMOS电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为20mW，动态功耗（在1MHz工作频率时）也仅为几mW。 工作电压范围宽CMOS集成电路供电简单，供电电源体积小，基本上不需稳压。国产CC4000系列的集成电路，可在3~18V电压下正常工作。 逻辑摆幅大CMOS集成电路的逻辑高电平"1"、逻辑低电平"0"分别接近于电源高电位VDD及电源低电位VSS。当VDD=15V，VSS=0V时，输出逻辑摆幅近似15V。因此，CMOS集成电路的电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。 抗干扰能力强CMOS集成电路的电压噪声容限的典型值为电源电压的45%，保证值为电源电压的30%。随着电源电压的增加，噪声容限电压的绝对值将成比例增加。对于VDD=15V的供电电压（当VSS=0V时），电路将有7V左右的噪声容限。 输入阻抗高CMOS集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应管的输入电阻稍小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常情况下，等效输入阻抗高达103~1011?，因此CMOS集成电路几乎不消耗驱动电路的功率。 温度稳定性能好由于CMOS集成电路的功耗很低，内部发热量少，而且，CMOS电路线路结构和电气参数都具有对称性，在温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而CMOS集成电路的温度特性非常好。一般陶瓷金属封装的电路，工作温度为-55 ~ +125℃；塑料封装的电路工作温度范围为-45 ~ +85℃。 扇出能力强扇出能力是用电路输出端所能带动的输入端数来表示的。由于CMOS集成电路的输入阻抗极高，因此电路的输出能力受输入电容的限制，但是，当CMOS集成电路用来驱动同类型，如不考虑速度，一般可以驱动50个以上的输入端。 抗辐射能力强CMOS集成电路中的基本器件是MOS晶体管，属于多数载流子导电器件。各种射线、辐射对其导电性能的影响都有限，因而特别适用于制作航天及核实验设备。 可控性好CMOS集成电路输出波形的上升和下降时间可以控制，其输出的上升和下降时间的典型值为电路传输延迟时间的125%~140%。 接口方便因为CMOS集成电路的输入阻抗高和输出摆幅大，所以易于被其他电路所驱动，也容易驱动其他类型的电路或器件。++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++TTL—Transistor-Transistor Logic 三极管－三极管逻辑MOS—Metal-Oxide Semiconductor 金属氧化物半导体晶体管CMOS—Complementary Metal-Oxide Semiconductor互补型金属氧化物半导体晶体管+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Q：为什么BJT比CMOS速度要快?A：很多人只知道BJT比CMOS快，但不知道为什么。
主要是受迁移率的影响。以NPN管和NMOS为例，BJT中的迁移率是体迁移率，大约为1350cm2/vs。NMOS中是半导体表面迁移率，大约在400-600cm2/vs。所以BJT的跨导要高于MOS的，速度快于MOS。这也是NPN（NMOS）比PNP（PMOS）快的原因。 NPN比PNP快也是因为载流子迁移率不同，NPN中的基区少子是电子，迁移率大（1350左右）；PNP的基区少子是空穴（480左右）。所以同样的结构和尺寸的管子，NPN比PNP快。所以在双极工艺中，是以作NPN管为主，PNP都是在兼容的基础上做出来的。MOS工艺都是以N阱PSUB工艺为主，这种工艺可做寄生的PNP管，要做NPN管就要是P阱NSUB工艺。 BJT是之所以叫bipolar，是因为基区中既存在空穴又存在电子，是两种载流子参与导电的；而MOS器件的反形层中只有一种载流子参与导电。
但并不是因为两种载流子导电总的迁移率就大了。而且情况可能恰恰相反。因为载流子的迁移率是与温度和掺杂浓度有关的。半导体的掺杂浓度越高，迁移率越小。而在BJT中，少子的迁移率起主要作用。
NPN管比PNP管快的原因是NPN的基子少子是电子，PNP的是空穴，电子的迁移率比空穴大。NMOS比PMOS快也是这个原因。
而NPN比NMOS快的原因是NPN是体器件，其载流子的迁移率是半导体内的迁移率；NMOS是表面器件，其载流子的迁移率是表面迁移率（因为反形层是在栅氧下的表面形成的）。而半导体的体迁移率大于表面迁移率。

　　CMOS电路的优点
　　1．静态功耗极低，每门功耗达纳瓦量级。
　　2．电源电压范围宽。CC4000系列，VDD＝3~18V。
　　二、CMOS电路缺点
　　1．工艺复杂。在同一块硅片上做出两种沟道的增强型MOS管，工艺要求高。
　

CMOS集成电路是互补对称金属氧化物半导体(Complementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor)集成电路英文的缩写。其名称概括地反映出它的线路结构特征。这里所谓的对称，包括线路结构和电器性能都具有对称得意义。电路的许多基本逻辑单元都是用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS晶体管按照互补对称形式连接而成的。这些基本逻辑单元电路在稳定的逻辑状态下总是一个管子截止，而另一个管子导通。流经电流仅是截止晶体管的沟道泄漏电流，因此静态功耗很小。

1. 功耗低

CMOS集成电路采用场效应管，且都是互补结构，工作时两个串联的场效应管总是处于一个管导通，另一个管截止的状态，电路静态功耗理论上为零。实际上，由于存在漏电流，CMOS电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为20mW，动态功耗（在1MHz工作频率时）也仅为几mW。

2. 工作电压范围宽

目前国产CMOS集成电路按工作电压范围分为两个系列品种，即3—18V的CC4000系列和7—15V的C000系列。由于工作电源电压范围宽，因此选择电源电压灵活方便，对供电线路要求低，甚至未加稳压的电源也可以使用。采用CMOS电路的逻辑系统，可以大大简化电源设计，利于降低设备成本。

3. 逻辑摆幅大

CMOS集成电路的逻辑高电平“1”、逻辑低电平“0”分别接近于电源高电位VDD及电源低电位VSS，即输出逻辑摆幅近似等于工作电源电压值。当VDD=15V，VSS=0V时，输出逻辑摆幅近似15V。因此，CMOS集成电路的电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。

4. 抗干扰能力强

CMOS集成电路的电压噪声容限的典型值为电源电压的45%，保证值为电源电压的30%。随着电源电压的增加，噪声容限电压的绝对值将成比例增加，高电平和低电平的噪声容限值相等。对于VDD=15V的供电电压（当VSS=0V时），电路将有7V左右的噪声容限。

5. 输入阻抗高

CMOS集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应管的输入电阻稍小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常情况下，等效输入阻抗高达103~1011Ω，因此驱动CMOS集成电路所需工耗甚微，与其它集成电路或分立器件接口连接十分方便，所消耗的驱动功率几乎可略而不计。

下面是CMOS集成电路输入阻抗高这一特点的实际应用。

CMOS集成电路是一种以互补对称金属-氧化物－半导体场效应晶体管为基本元件构成的。由于集成电路内的场效应管，其栅极(G极)和源极(S极)之间的隔离层是一层极薄的二氧化硅，故输入阻抗很高，通常大于1000MΩ，并且具有5pF左右的输入电容，所以输入端极易受到外界静电及干扰噪声的影响。如果输入端静电能量积累到一定程度，就会把二氧化硅层击穿或击损，产生所谓的“栅穿”或“栅漏”现象，集成电路也就失效了。

为了防止静电危害，在一般的CMOS器件的输入回路中均设置了吸收静电的保护电路。但尽管这样，其吸收保护能力有限，通常只能吸收1～2kV(静电电容200pF左右)的静电，而实际环境中的静电能量常常超出此值。例如，人体穿着化纤类衣物经过摩擦后就能带上高达10～20kV(100～200pF)的静电电压，若被CMOS器件输入端接收，便足以使它损坏。所以在放置或使用CMOS(包括其他一些现已较少使用的MOS集成电路和MOS管)器件时，绝不可忽视对静电干扰和危害的预防，要对实际环境中一切可能产生静电的物体进行隔离或作静电泄放处理，具体可归纳以下几点注意事项。

1）在储存、携带或运输CMOS器件和焊装有MOS器件的半成品印制板的过程中，应将集成电路和印制板放置于金属容器内，也可用铝箔将器件包封后放入普通容器内，但不要用易产生静电的尼龙及塑料盒等容器，采用抗静电的塑料盒当然也可以。
　　2）装配工作台上不宜铺设塑料或有机玻璃板，最好铺上一块平整铝板或铁板，如没有则什么都不要铺。

3）焊接时，应将集成电路逐一从盒中取出并拆开包封锡箔，切忌一下子把所有器件全部拆封，摊在桌子上。

4）在进行装配或实验时，电烙铁、示波器、稳压源等工具及仪器仪表都应良好接地，并要经常检查，发现问题应及时处理。一种简易检查接地是否良好的方法是，在电烙铁及仪器通电时，用电笔测试其外壳，若电笔发亮，说明接地不好；反之，若电笔不亮则说明接地良好。

5）焊装时，爱好者应避免穿着尼龙、纯涤纶等易生静电的衣裤及手套等。

6）集成电路上不用的多余输入端不能悬空，不用时应把电路的外引线全部短路。

7）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。

8）在接通电源的情况下，不应装拆CMOS集成电路。

9）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，应先接通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。

6. 温度稳定性能好

由于CMOS集成电路的功耗很低，内部发热量少，而且，CMOS电路线路结构和电气参数都具有对称性，在温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而CMOS集成电路的温度特性非常好。一般陶瓷金属封装的电路，工作温度为-55 ~ +125℃；塑料封装的电路工作温度范围为-45 ~ +85℃。

7. 扇出能力强

扇出能力是用电路输出端所能带动的输入端数来表示的。CMOS集成电路的输入和输出阻抗值相差很大，输入阻抗极高，因此电路的输出能力受输入电容的限制，对于低频工作情况，通常一个输出端可以带动50个以上的输入端，实际上几乎不需要考虑到扇出能力的限制。当需要考虑电路的工作速度时，扇出数与系统工作频率有关。

8. 抗辐射能力强

CMOS集成电路中的基本器件是MOS晶体管，属于多数载流子导电器件。各种射线、辐射对其导电性能的影响都有限，因而特别适用于制作航天及核实验设备。

9. 可控性好

CMOS集成电路输出波形的上升和下降时间可以控制，其输出的上升和下降时间的典型值为电路传输延迟时间的125%~140%。

10. 接口方便

因为CMOS集成电路的输入阻抗高和输出摆幅大，所以易于被其他电路所驱动，也容易驱动其他类型的电路或器件。

11. 成本低

利用CMOS集成工艺，容易实现较高的集成度，即能够把较复杂的逻辑线路集成在一个单片上这样采用CMOS集成电路的逻辑设备，可以减少集成电路的块数；同时，因为它的功耗低，电源供电线路很简单，而有利于降低设备制造成本。

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书雷中宝： 这两种在数字电路应用方面一致,不同点是:1:4000系列是COMS工艺的数字集成电路,74系列是双极型晶体管工艺集成电路2:4000系列的电压应用范围很宽,比如3V~15V,而74只能在5V电压环境下工作3:4000系列输入阻抗很高,兆欧级(因为由MOS管组成),带载能力较强,静态功耗低,但工作频率较低,只能达到几兆赫兹;74系列输入阻抗一般,千欧级,(普通三极管),带载能力一般,静态功较4000系列高,但速度较快,最快的74HC系列可以达到百兆级.4:4000系列只有一种,而74系列还分子系列,比如缀号为LS( 低功耗)、HC(超高速)系列等,如74LSXX,74HCXX.

中卫市19571376984： 74系列芯片和4000系列芯片谁是主流? - ？
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