TTL集成電路和CMOS集成電路設計時應注意的問題

TTL集成電路和CMOS集成電路設計時應注意的問題

一、使用TTL電路應注意的問題

1、TTL電路的電源均採用+5V,因此電源電壓不能高於+5.5V。使用時不能將電源與地顛倒錯接,否則將會應為電流過大而造成器件損壞。

2、電路的各輸入端不能直接與高於+5.5V和低於-0.5V的低內阻電源連接,因為低內阻電源能提供較大電流,會由於過熱而燒壞器件。

TTL集成電路和CMOS集成電路設計時應注意的問題

3、除輸出為三態或集電極開路的電路外,輸出端不允許並聯使用。如果將集電極開路的門電路輸出端並聯使用而使電路具有線與功能時,應在公共輸出端增加一個預先計算好的上拉負載電阻接到電源端。

4、輸出不允許與電源或地短路,否則可能造成器件損壞,但可以通過電阻與電源相連,提高輸出高電平。

5、在電源接通時,不要移動或插入集成電路,因為電源的衝擊可能會造成其永久性損壞。

6、多餘的輸入端最好不要懸空。雖然懸空相當於高電平,並不影響與門的邏輯功能,但懸空容易接受干擾,有時會造成電路誤動作,在時序電路中表現的更為明顯。因此,多餘輸入端一般不採用懸空的方法,而要根據需要處理,例如與非門、與門的多餘輸入端可直接接到VCC上,也可將不用的輸入端通過一個共用電阻連到VCC上;或將多餘的輸入端與使用端並聯。不用的或門、或非門輸入端直接接地。為了使電路功耗最低,可將不使用的與非門和或非門等器件的所有輸入端接地,也可將它們的輸入端連到不用的與門輸入端上。

TTL集成電路和CMOS集成電路設計時應注意的問題

7、對於觸發器來說,不使用的輸入端不能懸空,應根據邏輯功能接入電平。輸入端連線應儘量短,這樣可以縮短時序電路中時鐘信號沿傳輸線傳輸的延遲時間。一般不允許將觸發器的輸出端直接驅動指示燈、電感負載或長傳輸線,需要時必須加緩衝門。

二、使用CMOS電路應注意的問題

CMOS電路由於輸入阻抗很高,因此極易接受靜電電荷。為防止產生靜電擊穿,生產CMOS時,在輸入端都要加入標準防護電路,但這並不能保證絕對安全,因此使用CMOS電路時,必須採取以下措施。

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。

2、CMOS電路可以在很寬的電源電壓範圍內正常工作,但電源的上限工作電壓(即使是瞬間電壓)不得超過電路允許的極限值,電源下限電壓(即使是瞬間電壓)不得低於系統速度所必需的電源電壓的最低值,更不得低於地端電壓。

3、測試CMOS電路時,如果信號電源和電路板使用兩組電源則開機時應先接通電路板電源,後接通信號電源。關機時則應先關閉信號電源,再關斷電路板電源。即在CMOS電路本身沒有接通電源的情況下,不允許有信號輸入。

4、焊接CMOS電路時,一般用20W內熱式電烙鐵,而且電烙鐵要有良好的接地線。也可以利用電烙鐵斷電後的餘熱快速焊接。禁止在電路通電的情況下焊接。

5、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。

6、多餘輸入端絕對不能懸空。否則不但容易接受外界干擾,而且輸入電平不定,破壞了正常的邏輯關係,也消耗了不少的功率。因此,根據電路的邏輯功能,需要根據情況分別加以處理。例如:與門、與非門的多餘輸入端應接到高電平;或門、或非門的多餘輸入端應接到低電平;如果電路的工作速度不高,不需要特別考慮功耗時,也可以將多餘的輸入端與使用端並聯。以上所述的多餘輸入端,包括沒有被使用的但已接通的CMOS電路的所有輸入端。

7、輸入端連線比較長時,由於分佈電容和分佈電感的影響,容易構成LC振盪器,也可能使保護二極管損壞,因此必須在輸入端串接一個10~20K歐姆的電阻R,如下圖所示。

TTL集成電路和CMOS集成電路設計時應注意的問題

8、CMOS電路裝在印製電路板時,印製電路板上總有輸入端,當電路從整機中拔出時,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,如下圖所示。如果要在印製電路板上安裝CMOS集成電路,則必須在與它有關的元器件安裝之後,再裝CMOS電路,避免CMOS電路輸入端懸空。

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9、插拔電路板電源插頭時,應注意先切斷電源,防止在插拔過程中燒壞CMOS電路的輸入保護二極管。

10、CMOS電路並聯使用,在同一芯片上兩個或兩個以上同樣器件並聯使用(與門、或非門、反相器等)時,可增大輸出供給電流和輸出吸收電流,若容性負載增加不大時,則既增加了器件的驅動能力,也提高了速度,使用時輸出端之間並聯,輸入端之間也必須並聯。

11、防止CMOS電路輸入端噪聲干擾的方法。在CMOS電路的輸入端常接有按鍵開關、繼電器觸點等機械節點,或有傳感器等元件。CMOS電路具有很高的輸入阻抗,只要微小的電流就能驅動CMOS電路工作。當接入到CMOS電路輸入端的電路輸出阻抗高時,抗干擾能力就極差,尤其是連線較長時就更易受到干擾,採取的辦法是減小輸入電路的輸出電阻。其具體辦法是:在接入的電路與CMOS電路輸入端之間接入施密特觸發器整形電路,通過回差改變輸出電阻。也可以加入濾波電路濾掉噪聲。為了防止由於按鍵開關和繼電器觸點抖動所造成的誤動作,可在節點上並聯電容,或接RS觸發器。


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