CMOS传輪门 如何毁掉CMOS暴件? ◆CMOS传输门 e ESD(Electrostatic Discharge ●防静电包装:导电包装袋,导电泡沫 ●“给自己拴根链子” Transmission gate ●将器件交给别人时,先摸一下对方(尤其在冬季) ◆可控硅效应(SCR)或闩锁效应 ●CMOS器件存在cc与Gnd之间寄生"双极型晶体管 输入电压小于0或大于5V时,触发使得VCC与地短 G=0,PMOS、NMOs管均微止,输入输出之间压HZ 路,只有关电源才能关断它 High-impedance state) ●接通电源前,输入端有效高电平,触发闩锁 Latchup G=1,V在0,Vpl之间变化时,PMOs、NMOS管必有 个导通,低阻 ●先开电源,再接入信号或负载:关机顺序相反 CMOS空阔答聊的处理 Logic Families ◆TTL ◆cMos ●可以悬空 ●4000系列 ●一般使用上拉/下拉电阻,能否直接接地或电源? 0 74HC, 74HCT-High speed CMOS 可以接地 电源上拉可限制电流,输入瞬时超过55V可能损器件 e 74VHC, 74VHCT- Very high speed CMOS 0 74AHC, 74AHCT- Advanced high speed CMOS ◆cMos 74FcT,74FcTT- Fast CMOS强驱动能力 ●输入不能悬空 ◆TT(74系列,最成功的 Biploar逻辑系列) 否则出现间歇性故障,让人困惑B ●74,74s,74Ls,74As,74ALs,74F ●速率功耗积—羹比运放的增益带宽积 为什么采用CMOS工艺 双极暴件 为什么采用CMOS工艺 ◆双极器件:受速度一功耗乘积限制!!! 半导体技术决定性因素:取决于光刻技术 ●提高速度:增加电流(封装)、减少电容 ●光刻越精细,最小特征尺寸就越小,器件就能越小 电容减少(速度提高)和电流增大(功耗增加)相互矛 ●器件尺寸越小,工作速度自然越快 盾,这就是速度一功耗 ●减少相同尺寸,CMOS性能改善远超过双极器件 双极器件有态电流 ◆线宽大小代表了半导体工艺的水平,驱使人们追 求越来越小的线宽 ●双极TIL电路长时间改善甚微。1965年7400器件的延 迟时间为20ns:2005年74F00器件的延迟时间约3ns6 CMOS传输门 ‹ CMOS传输门 SW G G G ‹ G=0，PMOS、NMOS管均截止，输入输出之间Hi-Z (High-impedance state) ‹ G=1，VI在[0,VDD]之间变化时， PMOS、NMOS管必有 一个导通，低阻 Transmission gate G TP TN VI VO 1 如何毁掉CMOS器件? ‹ ESD (Electrostatic Discharge) z 防静电包装：导电包装袋，导电泡沫 z “给自己拴根链子” z 将器件交给别人时，先摸一下对方(尤其在冬季)* ‹ 可控硅效应(SCR)或闩锁效应 z CMOS器件存在Vcc与Gnd之间“寄生”双极型晶体管 输入电压小于0或大于5V时，触发使得VCC与地短 路，只有关电源才能关断它* z 接通电源前，输入端有效高电平，触发闩锁Latchup z 先开电源，再接入信号或负载；关机顺序相反 CMOS空闲管脚的处理 ‹ TTL z 可以悬空 z 一般使用上拉/下拉电阻，能否直接接地或电源？ 可以接地 电源上拉可限制电流，输入瞬时超过5.5V可能损器件 ‹ CMOS z 输入不能悬空 否则出现间歇性故障，让人困惑 F A B ≥1 F A B ≥1 Logic Families ‹ CMOS z 4000系列 z 74HC, 74HCT － High speed CMOS z 74VHC，74VHCT－ Very high speed CMOS z 74AHC, 74AHCT－ Advanced high speed CMOS z 74FCT, 74FCT-T－ Fast CMOS, 强驱动能力 ‹ TTL(74系列，最成功的Biploar逻辑系列) z 74, 74S, 74LS, 74AS, 74ALS, 74F z 速率功耗积——类比运放的增益带宽积 为什么采用CMOS工艺 ‹ 为什么采用CMOS工艺 ‹ 半导体技术决定性因素：取决于光刻技术 z 光刻越精细，最小特征尺寸就越小，器件就能越小 z 器件尺寸越小，工作速度自然越快 z 减少相同尺寸，CMOS性能改善远超过双极器件 ‹ 线宽大小代表了半导体工艺的水平，驱使人们追 求越来越小的线宽 双极器件 ‹ 双极器件：受速度—功耗乘积限制！！！ z 提高速度：增加电流(封装)、减少电容 z 电容减少(速度提高)和电流增大(功耗增加)相互矛 盾，这就是速度—功耗乘积限制 ` 双极器件有静态电流。功率不受限时，速度可很快；芯片规 模增加时，封装散热限制将 “速度—功耗积” 变为 “速度— 密度积” ，芯片规模越大，速度越慢 z 双极TTL电路长时间改善甚微。1965年7400器件的延 迟时间为20ns；2005年74F00器件的延迟时间约3ns