CMOS是生活中的常用器件,為增進大家對CMOS的了解程度,本文將對CMOS集成電路的測試、CMOS集成電路的保護措施、CMOS電路焊接注意事項、CMOS數字集成電路的特點等內容加以介紹。如果你對CMOS相關內容具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、CMOS電路焊接注意事項
為了避免由于靜電感應而損壞電路,焊接CMOS集成電路所使用的電烙鐵必需良好接地,焊接時間不得超過5秒。最好使用20~25W內熱式電烙鐵和502環(huán)氧助焊劑,必要時可使用插座。
在接通電源的情況下,不應裝拆CMOS集成電路。凡是與CMOS集成電路接觸的工序,使用的工作臺及地板嚴禁鋪墊高絕緣的板材(如橡膠板、玻璃板、有機玻璃、膠木板等),應在工作臺上鋪放嚴格接地的細鋼絲網或銅絲網,并經常檢查接地可靠性。
二、CMOS集成電路的測試
測試時所有CMOS集成電路的儀器、儀表均應良好接地。如果是低阻信號源,應保證輸入信號不超過CMOS集成電路的電源電壓范圍(CXXX系列為7~15V,C4000系列為3~18V),既VSS≤Vi≤VDD。如果輸入信號一定要超過CMOS集成電路的電源電壓范圍,則應在輸入端加一個限流電阻,使輸入電流不超過5mA,以避免CMOS集成電路內部的保護二極管燒毀。
若信號源和CMOS集成電路用兩組電源,開機時,應先接同CMOS集成電路電源,后接通信號源電源。關機時,應先關信號源電源,后關CMOS集成電路電源。
三、CMOS集成電路的保護措施
因為CMOS集成電路輸入阻抗極高,隨機的靜電積累很可能使電路引出端任意兩端的電壓超過MOS管柵擊穿電壓,從而引起電路損壞。所以,CMOS集成電路不用時應把電路的外引線全部短路,或放在導電的屏蔽容器內,以防被靜電擊穿。
CMOS集成電路的互換。在使用中有些CMOS集成電路是可以直接換用。如國產CC4000可與國外產品CD4000、MC14000系列直接代換。
對于那些管腳排列和封裝形式完全一致,但電參數有所不同的CMOS集成電路,換用時要十分注意。如國產CC4000和CXXX中有些品種,它們的工作電壓有所差異,CC4000為3~18V、CXXX為7~15V。換用時要考慮到電源供電及負載能力問題。另外,對于那些封裝形式及管腳排列不同的CMOS集成電路,一般不能直接代換。如果需要換用,則應做一些相應的變換使兩者功能相同的引出端一一對應。
焊CMOS集成塊。先找一塊比集成塊稍大的鋁箔和一塊平整的泡沫塑料。鋁箔平放在塑料泡沫上,將CMOS集成塊垂直插入泡沫塑料后隨即拔起,使鋁箔附在集成塊上以使引腳全部短路。然后將集成塊插入線路板的規(guī)定位置,像焊其它集成塊那樣焊接,焊好后撕去鋁箔即可。
四、CMOS電路焊接注意事項
CMOS集成電路由于輸入電阻很高,因此極易接受靜電電荷。為了防止產生靜電擊穿,生產CMOS時,在輸入端都要加上標準保護電路,但這并不能保證絕對安全,因此使用CMOS集成電路時,必須采取以下預防措施。
①存放CMOS集成電路時要屏蔽,一般放在金屬容器中,也可以用金屬箔將引腳短路。
②CMOS集成電路可以在很寬的電源電壓范圍內提供正常的邏輯功能,但電源的上限電壓(即使是瞬態(tài)電壓)不得超過電路允許極限值、…電源的下限電壓(即使是瞬態(tài)電壓)不得低于系統工作所必需的電源電壓最低值Vmin,更不得低于VSS。
③焊接CMOS集成電路時,一般用20W內熱式電烙鐵,而且烙鐵要有良好的接地線。也可以利用電烙鐵斷電后的余熱快速焊接。禁止在電路通電的情況下焊接。
④為了防止輸入端保護二極管因正向偏置而引起損壞,輸入電壓必須處在VDD 和VSS之間,即VSS
⑤調試CMOS電路時,如果信號電源和電路板用兩組電源,則剛開機時應先接通電路板電源,后開信號源電源。關機時則應先關信號源電源,后斷電路板電源。即在CMOS本身還沒有接通電源的情況下,不允許有輸入信號輸入。
⑥ 多余輸入端絕對不能懸空。否則不但容易受外界噪聲干擾,而且輸入電位不定,破壞了正常的邏輯關系,也消耗不少的功率。因此,應根據電路的邏輯功能需要分別情況加以處理。例如:與門和與非門的多余輸入端應接到VDD或高電平;或門和或非門的多余輸入端應接到VSS或低電平;如果電路的工作速度不高,不需要特別考慮功耗時,也可以將多余的輸入端和使用端并聯。如上圖所示。
以上所說的多余輸入端,包括沒有被使用但已接通電源的CMOS電路所有輸入端。例如,一片集成電路上有4個與門,電路中只用其中一個,其它三個門的所有輸入端必須按多余輸入端處理。
⑦輸入端連接長線時,由于分布電容和分布電感的影響,容易構成LC振蕩,可能使輸入保護二極管損壞,因此必須在輸入端串接一個10~20kΩ的保護電阻R,如上圖所示。
⑧CMOS電路裝在印刷電路板上時,印刷電路板上總有輸入端,當電路從機器中拔出時,輸入端必然出現懸空,所以應在各輸入端上接入限流保護電阻,如圖T309所示。如果要在印刷電路板上安裝CMOS集成電路,則必須在與它有關的其它元件安裝之后再裝CMOS電路,避免CMOS器件輸入端懸空。
⑨插拔電路板電源插頭時,應該注意先切斷電源,防止在插拔過程中燒壞CMOS的輸入端保護二極管。
五、CMOS數字集成電路的特點
1.靜態(tài)功耗低:電源電壓VDD=5V的中規(guī)模電路的靜態(tài)功耗小于100μW,從而有利于提高集成度和封裝密度,降低成本,減小電源功耗。
2.電源電壓范圍寬:4000系列CMOS電路的電源電壓范圍為3~18V,從而使選擇電源的余地大,電源設計要求低。
3.輸入阻抗高:正常工作的CMOS集成電路,其輸入端保護二極管處于反偏狀態(tài),直流輸入阻抗可大于100MΩ,在工作頻率較高時,應考慮輸入電容的影響。
4. 扇出能力強:在低頻工作時,一個輸出端可驅動50個以上的CMOS器件的輸入端,這主要因為CMOS器件的輸入電阻高的緣故。
5.抗干擾能力強:CMOS集成電路的電壓噪聲容限可達電源電壓的45%,而且高電平和低電平的噪聲容限值基本相等。
6.邏輯擺幅大:空載時,輸出高電平VOH》VDD-0.05V,輸出低電平VOL
7. CMOS集成電路還有較好的溫度穩(wěn)定性和較強的抗輻射能力。
不足之處是,一般CMOS器件的工作速度比TTL集成電路低,功耗隨工作頻率的升高而顯著增大。
六、CMOS數字集成電路使用注意事項
1.電源連接和選擇:VDD端接電源正極,VSS端接電源負極(地)。絕對不許接錯,否則器件因電流過大而損壞。對于電源電壓范圍為3V~18V系列器件。如CC4000系列,實驗中VDD通常接+5V電源,VDD電壓選在電源變化范圍的中間值,例如電源電壓在8~12V之間變化,則選擇VDD=10V較恰當。
注意:CMOS器件在不同的VDD值下工作時,其輸出阻抗、工作速度和功耗等參數都有所變化,設計中須考慮。
2.輸入端處理:多余輸入端不能懸空。應按邏輯要求接VDD或接VSS,以免受干擾造成邏輯混亂,甚至還會損壞器件。對于工作速度要求不高,,而要求增加帶負載能力時,可把輸入端并聯使用。
對于安裝在印刷電路板上的CMOS器件,為了避免輸入端懸空,在電路板的輸入端應接入限流電阻RP和保護電阻R,當VDD=+5V時,RP取5.1KΩ,R一般取100KΩ~1MΩ。
3.輸出端處理:輸出端不允許直接接VDD或VSS,否則將導致器件損壞,除三態(tài)(TS)器件外,不允許兩個不同芯片輸出端并聯使用,但有時為了增加驅動能力,同一芯片上的輸出端可以并聯。
4.對輸入信號VI的要求:VI的高電平VIH
5.CMOS器件的輸入端和VSS之間接有保護二極管,除了電平變換器等一些接口電路外,輸入端和正電源VDD之間也接有保護二極管,因此,在正常運轉和焊接CMOS器件時,一般不會因感應電荷而損壞器件。但是,在使用CMOS數字集成電路時,輸入信號的低電平不能低于(VSS-0.5V),除某些接口電路外,輸入信號的高電平不得高于(VDD+0.5V),否則可能引起保護二極管導通,甚至損壞進而可能使輸入級損壞。
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