Mẹo về Vì sao phải tiếp xúc họ vi mạch số 2022
Bùi Phương Thảo đang tìm kiếm từ khóa Vì sao phải tiếp xúc họ vi mạch số được Update vào lúc : 2022-03-26 09:05:12 . Với phương châm chia sẻ Bí kíp Hướng dẫn trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết 2022. Nếu sau khi đọc Post vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comment ở cuối bài để Ad lý giải và hướng dẫn lại nha.
- 6.1 Cấu tạo6.2 Phân loại6.3 Đặc tính kỹ thuậtVideo liên quan
Công nghệ MOS (Metal Oxide Semiconductor-sắt kẽm kim loại oxit bán dẫn) mang tên gọi xuất xứ từ cấu trúc MOS cơ bản của một điện cực nằm trên lớp oxit cách nhiệt, dưới lớp oxit là đế bán dẫn. Transistor trong công nghệ tiên tiến MOS là transistor hiệu ứng trường, gọi là MOSFET (metal oxide silicon field effect transistor). Có nghĩa điện trường ở phía điện cực sắt kẽm kim loại của lớp oxit cách nhiệt có ảnh hưởng đến điện trở của đế. Phần nhiều IC số MOS được thiết kế hết bằng MOSFET, không cần đến linh phụ kiện nào khác.
Ưu điểm chính của MOSFET là dễ sản xuất, phí tổn thấp, cỡ nhỏ, tiêu hao rất ít điện năng. Kĩ thuật làm IC MOS chỉ rắc rối bằng 1/3 kĩ thuật làm IC lưỡng cực (TTL, ECL,…). Thêm vào đó, thiết bị MOS chiếm ít chỗ trên chip hơn so với BJT, thông thường, mỗi MOSFET chỉ việc 1 mi li vuông diện tích s quy hoạnh chip, trong khi BJT đòi hỏi khoảng chừng 50 mi li vuông. Quan trọng hơn, IC số MOS thường không dùng những thành phần điện trở trong IC, vốn chiếm quá nhiều diện tích s quy hoạnh chip trong IC lưỡng cực. Vì vậy, IC MOS hoàn toàn có thể dung nạp nhiều phần tử mạch trên 1 chip đơn hơn so với IC lưỡng cực. Bằng chứng là ta sẽ thấy MOS dùng nhiều trong vi mạch tích hợp cỡ LSI, VLSI hơn nhiều TTL. Mật độ tích hợp cao của IC MOS làm chúng đặc biết thích hợp cho những IC phức tạp, như chip vi xử lí và chip nhớ. Sửa đổi trong công nghệ tiên tiến IC MOS đã cho ra những thiết bị nhanh hơn 74, 74LS của TTL, với đặc điểm điều khiển dòng gần như thể nhau. Do vậy, thiết bị MOS đặc biệt là CMOS đã đã được sử dụng khá rộng rãi trong mạch MSI tuy nhiên tốc độ có thua những IC TTL cao cấp và dễ bị hư hỏng do bị tĩnh điện.
Mạch số dùng MOSFET được phân thành 3 nhóm là:
– PMOS dùng MOSFET kênh P
– NMOS dùng MOSFET kênh N tăng cường
– CMOS (MOS bù) dùng cả hai thiết bị kênh P và kênh N
Các IC số PMOS và NMOS có tỷ lệ đóng gói to hơn (nhiều transistor trong 1 chip hơn) và do đó kinh tế tài chính hơn CMOS. NMOS có tỷ lệ đóng gói gần gấp hai PMOS. Ngoài ra, NMOS cũng nhanh gần gấp 2 lần PMOS, nhờ dữ kiện những điện tử tự do là những hạt tải dòng trong NMOS, còn những lỗ trống (điện tích dương hoạt động và sinh hoạt giải trí chậm hơn) là hạt tải dòng cho PMOS. CMOS rắc rối nhất và có tỷ lệ đóng gói thấp nhất trong những họ MOS, nhưng nó có điểm mạnh là tốc độ cao hơn và hiệu suất tiêu thụ thấp hơn. IC NMOS và CMOS được dùng rộng rãi trong nghành kĩ thuật số, nhưng IC PMOS không hề góp mặt trong những thiết kế mới nữa. Tuy nhiên MOSFET kênh P vẫn rất quan trọng chính bới chúng được dùng trong mạch CMOS.
Trước khi đi vào công nghệ tiên tiến CMOS ta hãy tìm hiểu qua về NMOS. Cũng nên phải biết rằng PMOS tương ứng cũng tương tự như hệt NMOS, chỉ khác ở chiều điện áp.
Hình 1.64 là cấu trúc của một cổng NOT loại NMOS cơ bản
Mạch gồm 2 MOSFET: Q2 làm chuyển mạch còn Q1 làm tải cố định và thắt chặt và luôn dẫn, điện trở của Q1 khoảng chừng 100 kW
Ngõ vào mạch đặt ở cực G của Q2, còn ngõ ra lấy ở điểm chung của cực S Q1 và cực D Q2. Nguồn phân cực cho mạch giả sử dùng 5V.
Khi Vin = 5 V, ngõ vào mức cao kích cho Q2 dẫn, trở trên Q2 còn khoảng chừng 1K cầu phân áp giữa RQ1 và RQ2 được cho phép áp ra còn khoảng chừng 0,05V tức là ngõ ra ở mức thấp
Khi Vin = 0V, ngõ vào ở mức thấp, Q2 ngắt, trở trên nó khá lớn khoảng chừng 1010 ohm. Cầu phân áp RQ1 và RQ2 sẽ đặt áp ngõ ra xấp xỉ nguồn, tức là ngõ ra ở mức cao.
Vậy mạch hoạt động và sinh hoạt giải trí như một cổng NOT. Cổng NOT được xem là mạch cơ bản nhất của công nghệ tiên tiến MOS. Nếu ta thêm Q3 mắc nối tiếp và giống với Q2 thì sẽ được cổng NAND. Nếu ta mắc Q3 song song và giống với Q2 thì sẽ được cổng NOR. Cổng AND và cổng OR được tạo ra bằng phương pháp thêm cổng NOT ở ngõ ra của cổng NAND và cổng NOR vừa được tạo ra.
Như đã nói ở trước, NMOS không phải để tạo ra những cổng mà thường dùng để xây dựng mạch tổ hợp, mạch tuần tự quy mô thường cỡ MSI trở lên, nhưng tất cả những mạch đó về cơ bản vẫn chỉ là tổ hợp của những mạch cổng logic được kể ra ở đây.
Một số đặc điểm của NMOS :
-Tốc độ chuyển mạch: chậm hơn so với loại TTL do điện trở đầu vào không nhỏ đồng thời bị ảnh hưởng bởi tải dung tính mà nó thúc
-Giới hạn nhiễu khoảng chừng 1,5V với nguồn 5V và sẽ tăng tỉ lệ khi nguồn cấp tăng. Như vậy là tính kháng nhiễu kém hơn TTL
-Hệ số tải: về lí thuyết là rất lớn do trở đầu vào của mạch rất lớn, tuy nhiên, nếu tần số hoạt động và sinh hoạt giải trí càng cao (trên 100KHz) thì điện dung sinh ra hoàn toàn có thể làm suy giảm thời gian chuyển mạch kéo theo giảm kĩ năng tiếp xúc tải. So với TTL thì NMOS vẫn có thông số tải cao hơn nhiều trung bình là 50 cổng cùng loại.
-Công suất tiêu tán: Đây là ưu điểm nổi bật của logic MOS. Thật vậy, ví dụ điển hình với cổng NOT ở trên khi đầu vào thấp RQ1 = 100k, RQ2 = 1010ohm nên dòng tiêu thụ I = V/R = 0,5nA => P =U.I = 2,5nW
-Khi đầu vào cao RQ1 = 100k, RQ2 1k nên dòng tiêu thụ I = V/R = 50uA→ 0,25mW
Vậy hiệu suất trung bình chỉ cao hơn 0,1 mW một chút ít, so với TTL thì nó quá nhỏ.
Chính nhờ ưu điểm này mà CMOS hoàn toàn có thể tích hợp cỡ LSI và VLSI, nơi mà nhiều cổng, nhiều flip flop, nhiều mạch khác được tích hợp trong một chíp mà không sinh ra nhiệt lớn làm hỏng chip.
Cũng cần lưu ý là logic MOS do đều được xây dựng từ những transistor MOSFET nên rất nhạy tĩnh điện, ở phần sau ta sẽ đề cập rõ ràng đến vấn đề này.
6.1 Cấu tạo
CMOS (Complementary MOS) có cấu trúc phối hợp cả PMOS và NMOS trong cùng 1 mạch nhờ đó tận dụng được những thế mạnh mẽ và tự tin của tất cả hai loại, nói chung là nhanh hơn đồng thời mất mát năng lượng còn thấp hơn so với khi sử dụng rời từng loại một. Cấu tạo cơ bản nhất của CMOS cũng là một cổng NOT gồm một transistor NMOS và một transistor PMOS như hình 1.65
Hoạt động của mạch cũng tương tự như ở NMOS
Khi ngõ vào (nối chung cực cổng 2 transistor) ở cao thì chỉ có Q1 dẫn mạnh do đó áp ra lấy từ điểm chung của 2 cực máng của 2 transistor sẽ xấp xỉ 0V nên ngõ ra ở thấp.
Khi ngõ vào ở thấp Q1 sẽ ngắt còn Q2 dẫn mạnh, áp ra xấp xỉ nguồn, tức ngõ ra ở mức cao.
Để ý là khác với cổng NOT của NMOS, ở đây 2 transistor không dẫn cùng một lúc nên không còn dòng điện từ nguồn đổ qua 2 transistor xuống mass nhờ đó hiệu suất tiêu tán gần như thể bằng 0. Tuy nhiên khi 2 transistor đang chuyển mạch và khi có tải thì sẽ có dòng điện chảy qua một hay cả hai transistor nên khi này hiệu suất tiêu tán lại tăng lên.
Trên nguyên tắc cổng đảo, cũng như trước bằng phương pháp mắc song song hay nối tiếp thêm transistor ta hoàn toàn có thể thực hiện được những cổng logic khác (hình 1.66). Chẳng hạn mắc chồng 2 NMOS và mắc song song 2 PMOS ta được cổng NAND. Còn khi mắc chồng 2 PMOS và mắc song song 2 NMOS ta được cổng NOR.
6.2 Phân loại
Có nhiều loại IC logic CMOS với cách đóng vỏ (package) và chân ra in như những IC loại TTL. Các IC có quy mô tích hợp nhỏ SSI vỏ DIP (dual inline package): với hai hàng chân thẳng hàng 14 hay 16 được dùng phổ biến.
Θ CMOS cũ họ 4000, 4500
Hãng RCA của Mỹ đã phát hành loại CMOS đầu tiên lấy tên CD4000A. Về sau RCA có tăng cấp cải tiến để cho ra loạt CD4000B có thêm tầng đệm ra, sau này hãng lại tương hỗ update thêm loạt CD4500, CD4700.
Hãng Motorola (Mỹ) sau đó cũng cho ra loạt CMOS MC14000, MC14000B, MC14500 tương thích với sản phẩm cũ của RCA.
Đặc điểm chung của loạt này là :
- Điện áp nguồn đáp ứng từ 3V đến 18V mà thường nhất là từ 5 đến 15 V.
Chúng có hiệu suất tiêu hao nhỏ
Riêng loại 4000B do có thêm tầng đệm ra nên dòng ra to hơn, kháng nhiễu tốt hơn mà tốc độ cũng nhanh hơn loại 4000A trước đó.
Tuy nhiên nhiều chủng loại trên về tốc độ thì tỏ ra khá chậm rãi và dòng cũng nhỏ hơn nhiều so với nhiều chủng loại TTL và CMOS khác. Chính vì vậy chúng không được sử dụng rộng rãi ở những thiết kế tân tiến.
Θ Loại 74CXX
Đây là loại CMOS được sản xuất ra để tương thích với nhiều chủng loại TTL về nhiều mặt như hiệu suất cao, chân ra nhưng khoản nguồn nuôi thì rộng hơn. Các đặc tính của loại này tốt hơn loại CMOS trước đó một chút ít tuy nhiên nó lại ít được sử dụng do đã có nhiều loại CMOS sau đó thay thế loại CMOS tốc độ cao 74HCXX và 74HCTXX. Đây là 2 loại CMOS được phát triển từ 74CXX.
74HCXX có dòng ra lớn và tốc độ nhanh hơn nhiều 74CXX, tốc độ của nó tương đương với loại 74LSXX, nhưng hiệu suất tiêu tán thì thấp hơn. Nguồn cho nó là từ 2V đến 6V.
Còn 74HCTXX chính là 74HCXX nhưng tương thích với TTL nhiều hơn nữa như nguồn vào gần tương tự TTL : 4,5V đến 5,5V. Do đó 74HCTXX hoàn toàn có thể thay thế trực tiếp cho 74LSXX và tiếp xúc với nhiều chủng loại TTL rất thông thường.
Ngày nay 74HC và 74HCT trở thành loại CMOS hay dùng nhất và lại hoàn toàn có thể thay thế trực tiếp cho loại TTL thông dụng.
Θ Loại CMOS tiên tiến 74AC, 74ACT
Loại này được sản xuất ra có nhiều tăng cấp cải tiến cũng như bên TTL, nó sẽ hơn nhiều nhiều chủng loại trước đó nhưng việc sử dụng còn hạn chế cũng vẫn ở lí do giá tiền còn đang cao.
Chẳng hạn cấu trúc mạch và chân ra được sắp xếp hợp lý giúp giảm những ảnh hưởng Một trong những đường tín hiệu vào ra do đó chân ra của 2 loại này khác với chân ra của TTL.
Kháng nhiễu, trì hoãn truyền, tốc độ đồng hồ tối đa đều hơn nhiều loại 74HC, 74HCT.
Kí hiệu của chúng hơi khác một chút ít như 74AC11004 là tương ứng với 74HC04. 74ACT11293 là tương ứng với 74HCT293.
Θ Loại CMOS tốc độ cao FACT
Đây là sản phẩm của hãng sản xuất Fairchild, loại này còn có tính năng trội hơn những sản phẩm tương ứng đã có.
Θ Loại CMOS tốc độ cao tiên tiến 74AHC, 74AHCT
Đây là sản phẩm mới đã có những tăng cấp cải tiến từ loại 74HC và 74HCT, chúng tận dụng được cả hai ưu điểm lớn số 1 của TTL là tốc độ cao và của CMOS là tiêu tán thấp do đó hoàn toàn có thể thay thế trực tiếp cho 74HC và 74HCT.
Bảng sau được cho phép so sánh hiệu suất tiêu tán và trì hoãn truyền của nhiều chủng loại TTL và CMOS ở nguồn cấp điện 5V.
Ngoài nhiều chủng loại trên công nghệ tiên tiến CMOS cũng phát triển một số trong những loại mới gồm:
⊗ BiCMOS
Đây là sản phẩm phối hợp công nghệ tiên tiến lưỡng cực TTL với công nghệ tiên tiến CMOS nhờ đó tận dụng được cả hai ưu điểm của 2 cộng nghệ là tốc độ nhanh và hiệu suất tiêu tán thấp. Nó giảm được 75% hiệu suất tiêu tán so với loại 74F trong lúc vẫn giữ được tốc độ và đặc điểm điều khiển tương đương. Nó cũng luôn có thể có chân ra tương thích với TTL và hoạt động và sinh hoạt giải trí ở áp nguồn 5V. Tuy nhiên Bi CMOS thường chỉ được tích hợp ở quy mô vừa và lớn dùng nhiều trong giao diện vi xử lí và bộ nhớ, như mạch chốt, bộ đệm, bộ điều khiển hay bộ thu phát.
⊗Loại CMOS điện thế thấp
Đây là loại CMOS khá đặc biết có áp nguồn hạ xuống chỉ từ khoảng chừng 3V. Khi áp giảm sẽ kéo theo giảm hiệu suất tiêu tán bên trong mạch nhờ đó tỷ lệ tích hợp của mạch tăng lên, rồi tốc độ chuyển mạch cũng tăng lên điều này rất thiết yếu trong những bộ vi xử lí bộ nhớ … với quy mô tích hợp VLSI. Cũng có quá nhiều loại CMOS áp thấp, và đây là xu vị trí hướng của tương lai, ở đây chỉ nói qua về một số trong những loại của hãng sản xuất Texas Instruments
74LV (low voltage) : là loạt CMOS điện thế thấp tương ứng với những vi mạch số SSI và MSI của những công nghệ tiên tiến khác. Nó chỉ hoạt động và sinh hoạt giải trí được với những vi mạch 3,3V khác
74LVC (low voltage CMOS ) : gồm rất nhiều mạch SSI và MSI như loạt 74. Nó hoàn toàn có thể nhận mức 5V ở những ngõ vào nên hoàn toàn có thể dùng để quy đổi những khối mạng lưới hệ thống dùng 5V sang dùng 3,3V khác. Nếu giữ dòng điện ở ngõ ra đủ thấp để điện thế ngõ ra nằm trong 1 số lượng giới hạn được cho phép, nó cũng hoàn toàn có thể tiếp xúc với những ngõ vào TTL 5V. Tuy nhiên áp vào cao của những CMOS 5V như 74HC hay 74AHC khiến chúng không thể điều khiển từ những vi mạch LVC
74ALVC (advanced low voltage CMOS ) : là loạt CMOS điện thế thấp, đa phần để dùng cho những mạch giao diện bus hoạt động và sinh hoạt giải trí ở 3,3V
74LVT (low voltage BiCMOS) : in như 74LVC hoàn toàn có thể hoạt động và sinh hoạt giải trí ở logic 5V và hoàn toàn có thể dùng như mạch số chuyển mức 5V sang 3V
Bảng sau so sánh một số trong những đặc tính của nhiều chủng loại CMOS áp thấp
⊗CMOS cực máng hở, CMOS ra 3 trạng thái và CMOS nảy schmitt trigger
Tương tự như bên TTL, những cổng CMOS cũng luôn có thể có nhiều chủng loại ra hở mảng, ra 3 trạng thái và nảy schmitt trigger, vì có nhiều loại CMOS được sản xuất để tương thích và thay thế cho loại TTL tương ứng.
MOS ra cực máng hở
Do dùng MOSFET nên ngõ ra không phải là cực thu mà là cực máng
Ở hình 1.67 trrình bày hai cổng NOT CMOS thường có ngõ ra nối chung với nhau
Nếu 2 đầu vào ở cao thì 2P ngắt, 2N dẫn ngõ ra mức cao thông thường.
Nếu 2 đầu vào ở thấp thì 2P dẫn, 2N ngắt ngõ ra mức thấp thông thường.
Nhưng nếu ngõ vào cổng 1 ở thấp còn ngõ vào cổng 2 ở cao thì P1 dẫn N1 ngắt, P2 ngắt N2 dẫn áp ngõ ra sẽ là nửa áp nguồn Vdd. Áp này rơi vào vùng bất định không thể dùng kích những tải được hơn thế nữa với áp Vdd mà cao, dòng dẫn cao hoàn toàn có thể làm tiêu 2 transistor của cổng.
Vậy phương pháp để cực D ra hở là hợp trong trường hợp này. Trong cấu trúc mạch sẽ không hề MOSFET kênh P nữa, còn MOSFET kênh N sẽ để hở cực máng D. Ta hoàn toàn có thể nối những ngõ ra theo kiểu nối AND hay OR và tất nhiên là cũng phải cần điện trở kéo lên để tạo mức logic cao, giá trị của R kéo lên tính in như bên mạch loại TTL.
CMOS ra 3 trạng thái
Tương tự mạch bên TTL, mạch có thêm ngõ điều khiển G (hay C).
G ở cao 2 cổng nand nối, nên Y = A, ta có cổng đệm không đảo
G ở thấp ngõ ra của 2 cổng nand lên rất cao làm PMOS và NMOS cùng ngưng dẫn và đây là trạng thái thứ 3 hay còn gọi là trạng thái trở kháng cao (high Z), lúc bấy giờ từ ngõ ra Y nhìn ngược vào mạch thì mạch như không còn (điện trở ngõ ra Y lên nguồn và xuống mass đều rất lớn).
Ngõ G cũng hoàn toàn có thể tác động ở mức thấp
Kí hiệu logic của mạch
Cổng nảy schmitt trigger tương tự nảy schmitt trigger bên mạch TTL
+,Cổng truyền dẫn CMOS (transmission gate :TG)
Đây là loại cổng logic mà bên công nghệ tiên tiến lưỡng cực không còn; cổng truyền dẫn hoạt động và sinh hoạt giải trí như một công tắc nguồn đóng mở (số) để được cho phép tài liệu (dạng số) truyền qua lại theo cả hai chiều.
Trước hết là cấu trúc của cổng truyền NMOS
Tín hiệu truyền hoàn toàn có thể là tương tự hay số miễn nằm trong khoảng chừng 0 đến Vdd. Nhưng ở đây để dẽ minh hoạ ta giả sử lấy nguồn cấp là 10V, áp ngưỡng của NMOS sẽ là 2V
Khi ngõ vào ở thấp, tụ sẽ không được nạp nên tất nhiên ngõ ra cũng là mức thấp
Khi ngõ vào ở cao mà đường khiển G vẫn ở thấp thì ngõ ra cũng vẫn ở thấp
Khi ngõ vào ở cao và G ở cao => NMOS dẫn với áp ngưỡng 2V nên tụ nạp đầy đến 8V thì NMOS ngắt, ngõ ra hoàn toàn có thể hiểu là mức cao, do đó tín hiệu đã được truyền từ trái sang phải
Khi này mà ngõ vào xuống mức thấp thì tụ sẽ xả qua NMOS do đó ngõ ra lên rất cao trở lại tức là tài liệu đã truyền từ phải sang trái
Tuy nhiên ta có nhận xét là, khi bị truyền như vậy tài liệu đã giảm biên độ đi mất 2V. Với mạch số hoàn toàn có thể vẫn hiểu là mức cao mức thấp, còn với mạch tương tự thì như vậy là mất mát năng lượng nhiều rồi, và nó còn bị ảnh hướng nặng hơn khi nhiều cổng truyền mắc nối tiếp nhau.
+,Cổng truyền CMOS :
Hình 1.70 đã cho tất cả chúng ta biết cấu trúc của một cổng truyền CMOS cơ bản dùng 1 NMOS và 1PMOS mắc song song, cũng với những giả sử như ở trên bạn sẽ thấy CMOS khắc phục được điểm dở của NMOS và chính nó đã được sử dụng rộng rãi ngày này.
Khi G ở thấp, không được cho phép truyền.
Khi G ở cao, nếu ngõ vào ở thấp ngõ ra không còn gì thay đổi.
Còn nếu ngõ vào ở cao thì cả hai transistor đều dẫn tài liệu truyền tù trái sang phải nạp cho tụ, ngõ ra ở mức cao nhưng có một điểm khác ở đây là lúc tụ nạp đến 8V thì NMOS ngắt trong khi PMOS vẫn dẫn mạnh làm tụ nạp đủ 10V.
Khi ngõ ra đang ở 10V, ngõ G vẫn ở cao mà ngõ vào xuống thấp thì tụ sẽ xả ngược trở lại qua 2 transistor làm ngõ vào lên rất cao trở lại.
Các kí hiệu cho cổng truyền như hình
6.3 Đặc tính kỹ thuật
Công suất tiêu tán
Khi mạch CMOS ở trạng thái tĩnh (không chuyển mạch) thì hiệu suất tiêu tán PD của mạch rất nhỏ. Có thể thấy điều này khi phân tích mạch mạch cổng nand hay nor ở trước. Với nguồn 5V, PD của mỗi cổng chỉ ở mức 2,5nW.
Tuy nhiên PD sẽ ngày càng tăng đáng kể khi cổng CMOS phải chuyển mạch nhanh. Chẳng hạn tần số chuyển mạch là 100KHz thì PD là 10 nW, còn f=1MHz thì PD= 0,1mW. Đến tần số cỡ 2 hay 3 MHz là PD của CMOS đã tương đương với PD của 74LS bên TTL, tức là mất dần đi ưu thế của tớ.
Lý do có điều này là vì khi chuyển mạch cả hai transistor đều dẫn khiến dòng bị hút mạnh để cấp cho phụ tải là những điện dung (sinh ra những xung nhọn làm biên độ của dòng bị đẩy lên có khi cỡ 5mA và thời gian tồn tại khoảng chừng 20 đến 30 ns). Tần số chuyển mạch càng lớn thì sinh ra nhiều xung nhọn làm I càng tăng kéo theo P tăng theo. P ở đây đó đó là hiệu suất động tàng trữ ở điện dung tải. Điện dung ở đây gồm có những điện dung đầu vào phối hợp của bất kỳ tải nào đang được kích thích và điện dung đầu ra riêng của thiết bị.
Tốc độ chuyển mạch (tần số chuyển mạch)
Cũng in như những mạch TTL, mạch CMOS cũng phải có trì hoãn truyền để thực hiện chuyển mạch. Nếu trì hoãn này làm tPH bằng nửa chu kì tín hiệu vào thì dạng song vuông sẽ trở thành xung tam giác khiến mạch hoàn toàn có thể mất tác dụng logic
Tuy nhiên tốc độ chuyển mạch của CMOS thì nhanh hơn nhiều loại TTL do điện trở đầu ra thấp ở mỗi trạng thái. Tốc độ chuyển mạch sẽ tăng lên khi tăng nguồn nhưng điều này cũng tiếp tục làm tăng hiệu suất tiêu tán, ngoài ra nó cũng còn ảnh hưởng bởi tải điện dung.
Giới hạn tốc độ chuyển mạch được cho phép làm ra tần số chuyển mạch tối đa được tính nhờ vào tPH.
Bảng sau được cho phép so sánh fmax của một số trong những loại cổng nand loại TTL với CMOS
Trong việc sử dụng những IC logic CMOS ta phải biết nhiều đặc tính và số lượng giới hạn của chúng. Các đặc tính thông dụng như áp nuôi, số toả ra, kĩ năng dòng ra,… thường dễ vận dụng. Tất cả những IC logic đều dùng được ở nguồn nuôi 5V. Số toả ra với cùng loại logic ít nhất là gần chục trong lúc thường chì cần vài. Tuy nhiên đôi khi có nghi ngờ hay sử dụng ở trường hợp áp cấp Vmax, fmax, tải thuần dung thuần cảm… hay tiếp xúc Một trong những IC khác loại, khác áp nguồn, nói chung là những trường hợp đặc biệt. thì ta phải tham khảo tài liệu ở data sheet hay data book. Cũng như ở bên TTL, một số trong những đặc tính chính của CMOS được nói đến ở đây là:
Áp nguồn nuôi ký hiệu là Vdd (khác với bên TTL ký hiệu là Vcc) rất rất khác nhau do đó cần rất thận trọng với nó, hoàn toàn có thể dùng nguồn 5V là tốt nhất. Bảng sau đưa ra những khoảng chừng áp nguồn cho từng loại CMOS.
Điện áp vào và ra của nhiều chủng loại CMOS
Cũng in như bên TTL về kí hiệu, tên gọi nhưng ở bên CMOS có phức tạp hơn do nguồn nuôi cho những loại IC thì rất khác nhau, ta chỉ hoàn toàn có thể rút ra tương đối ở điều kiện nguồn Vdd = 5V. Hình và bảng ở dưới nêu ra những thông số áp ra và vào. Riêng loại 74HCT là CMOS tốc độ cao tương thích với TTL nên thông số cũng như bên TTL.
Dòng điện ngõ vào và ngõ ra
bảng so sánh dòng vào ra của một số trong những loại CMOS với một số trong những loại TTL
Nói chung ta quan tâm đến dòng ra nhiều hơn nữa vì đó là loại ra max được cho phép mà vẫn đảm bảo những mức logic ra đúng như ở phần trên. Còn những áp ra cũng chỉ quan tâm khi tính đến việc tiếp xúc cổng khác loại khác áp nuôi.
Hệ số tải
Dòng ra của những CMOS khá lớn trong lúc điện trở vào của những CMOS lại rất lớn (thường khoảng chừng 1012 ohm) tức dòng vào rất rất nhỏ nên số toả ra rất lớn. Nhưng mỗi cổng CMOS có điện dung ngõ vào thường cũng khoảng chừng 5pF nên khi có nhiều cổng tải mắc song song số điện dung tăng lên làm tốc độ chuyển mạch đình trệ khiến số toả ra ở tần số thấp (dưới 1MHz) là vài chục, còn ở tần số cao số tạo ra giảm chỉ từ dưới 10.
Tính kháng nhiễu
Về đặc tính chuyển (trạng thái) nói chung nhiều chủng loại CMOS đều chuyển trạng thái khá dứt khoát trừ loại 4000A chính bới chúng có tầng đệm ở trước ngõ ra
Về số lượng giới hạn nhiễu nói chung là tốt hơn nhiều chủng loại TTL. Tốt nhất là loại 4000A,B. Giới hạn nhiễu sẽ còn tốt hơn nếu ta tăng nguồn nuôi to hơn 5V, tuy nhiên thời điểm hiện nay tổn hao cũng vì thế tăng theo. Cách tính lề nhiễu mức cao và mức thấp vẫn như trước, tức là:
VNH = VOH(min) – VIH(min)
VNL = VIL(max) – VIH(max)
CÁC IC CỔNG LOGIC
Có rất nhiều IC loại CMOS có mã số và hiệu suất cao logic tương tự như những IC TTL ví dụ điển hình bên TTL IC 4 cổng nand 2 ngõ vào là 7400, 74LS00, 74AS00,… thì bên CMOS cũng tương tự có 74C00, 74HC/HCT00, 74AC11000,… Tuy nhiên không phải tất cả bên TTL có thì bên CMOS cũng luôn có thể có. CMOS cũng còn tồn tại những loại riêng, ví dụ điển hình với cổng nảy schmitt trigger ngoài 74HC/HCT14 gồm 6 cổng đảo, 74HC/HCT132 gồm 4 cổng nand 2 ngõ vào còn tồn tại 4014, 4534 cũng gồm 6 cổng đảo, 4093 cũng gồm 4 cổng nand 2 ngõ vào; hay 4066 là cổng truyền 2 chiều số tương tự vv…
Hình 1.74 là sơ đồ chân ra của một số trong những cổng logic loại 4000 cũng hay dùng
Nguồn : internet
[embed]https://www.youtube.com/watch?v=w-qIaYD3Iow[/embed]