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1、集成电路应用第一页，本课件共有14页一、最大定额和最大极限定额l集成电路一般都具有最大定额和最大极限定额。l最大极限定额是为了防止电路的性能恶化、损坏以及可靠性下降而设定。在工作中即使是一瞬间也不允许超过。l最大定额是电路允许的临界值，但不是保证电路正常工作和特性的参数。l定额包括：电源电压、输入电压、输入电流、工作温度、储藏温度等第二页，本课件共有14页参数名称 符 号规 范 单位 说明 电源电压电源电压范围范围 VDD-0.5+20 V 电压以电压以VSSVSS为基为基准准 输入电压输入电压范围范围 V1-0.5VDD+0.5 V 电压以电压以VSSVSS为基为基准准 输入端电流输入端电流
2、 I1 10 mA 功耗 PD 500500以以12mw/0c12mw/0c减至减至200200 mw 输出端功耗输出端功耗 100 mw 工作温度工作温度范围范围 TA-40+85 贮存温度贮存温度范围范围 TStg-40+125 第三页，本课件共有14页l工作电压范围一般允许范围是318V，按JEDEC标准推荐工作电压范围是315V，有的厂家如MOTOROLA就是按315V提供给用户的。按国际CC4000B基本向RCA的CD4000B系列靠近，建议可用318V，而电特性参数按515V提供。所以应尽量在15V范围内使用，不得已时可用至18V工作。第四页，本课件共有14页电气特性l lVcc
3、Vcc 正电源电压正电源电压以地（以地（GNDGND）为基准的正直流电源电压，）为基准的正直流电源电压，是器件中最高的电位是器件中最高的电位l lVin Vin 输入电压输入电压直流输入电压（以地为基准）直流输入电压（以地为基准）l lVout Vout 输出电压输出电压直流输出电压（以地为基准）直流输出电压（以地为基准）l lVIH VIH 高电平输入电压高电平输入电压系统中逻辑高电平输入电压范围系统中逻辑高电平输入电压范围l lVIL VIL 低电平输入电压低电平输入电压系统中逻辑低电平输入电压范围系统中逻辑低电平输入电压范围l lVOH VOH 高电平输出电压高电平输出电压在规定的输出负
4、载和电源电压下，在规定的输出负载和电源电压下，输出端的电压范围。这时器件的输入状态应保证在输出端建立输出端的电压范围。这时器件的输入状态应保证在输出端建立高电平高电平l lVOL VOL 低电平输出电压低电平输出电压在规定的输出负载电源电压下，输在规定的输出负载电源电压下，输出端的电压范围。这时器件输入状态应保证在输出端建立低出端的电压范围。这时器件输入状态应保证在输出端建立低电平电平l lVT+VT+正向输入阈值电压正向输入阈值电压在输入信号上升沿，使具有迟滞的在输入信号上升沿，使具有迟滞的器件产生状态翻转的最低输入电压器件产生状态翻转的最低输入电压l lVT-VT-反向输入阈值电压反向输入
5、阈值电压在输入信号下降沿，使具有迟在输入信号下降沿，使具有迟滞的器件产生状态翻转的最高输入电压滞的器件产生状态翻转的最高输入电压l lVH VH 迟滞电压迟滞电压具有迟滞作用的器件，其具有迟滞作用的器件，其VT+VT+和和VT-VT-之差之差第五页，本课件共有14页电气特性（续)l lIcc Icc 静态电源电流静态电源电流在静态，当器件输入端为在静态，当器件输入端为VccVcc或或GNDGND且且输出不连接时，流入输出不连接时，流入VccVcc管脚的电流管脚的电流l lIcc Icc 附加静态电源电流附加静态电源电流器件的一个输入端为器件的一个输入端为2.4V2.4V而其而其它输入端处于静态
6、它输入端处于静态VccVcc或或GNDGND、且输出端不连接时流入、且输出端不连接时流入VccVcc管管脚的电流脚的电流l lIin Iin 输入电流输入电流当在输入端加高（低）电平时，流入（出）当在输入端加高（低）电平时，流入（出）该端的电流。正号或没有符号表示电流流入该端，负号表示电该端的电流。正号或没有符号表示电流流入该端，负号表示电流流出该端流流出该端l lIout Iout 输出电流输出电流从输出管脚输出的电流。正号或无符号表示从输出管脚输出的电流。正号或无符号表示电流流入该脚，负号表示电流流出该脚电流流入该脚，负号表示电流流出该脚l lIIH IIH 输入电流（高）输入电流（高）输
7、入电压为高电平时的输入电流输入电压为高电平时的输入电流l lIIL IIL 输入电流（低）输入电流（低）输入电压为低电平时的输入电流输入电压为低电平时的输入电流l lIOH IOH 输出电流（高）输出电流（高）输出电压为高电平时的输出电流输出电压为高电平时的输出电流l lIOL IOL 输出电流（低）输出电流（低）输出电压为低电平时的输入电流输出电压为低电平时的输入电流l lIOZ 3IOZ 3态漏电电流态漏电电流33态输出端处于高阻态且输出端连接态输出端处于高阻态且输出端连接VccVcc或或GNDGND时，流入（流出）该输出端的电流时，流入（流出）该输出端的电流第六页，本课件共有14页电气特
8、性（续)l ltPLH tPLH 低电平至高电平传输延迟低电平至高电平传输延迟当输出从确定的低电平变为确定的高电平时，当输出从确定的低电平变为确定的高电平时，在输入波形和输出波形基准点之间的时间间隔。对于在输入波形和输出波形基准点之间的时间间隔。对于HC/HCTHC/HCT，基准点是输入，基准点是输入波形和输出波形幅度的波形和输出波形幅度的5050；HCTHCT器件的基准点为器件的基准点为1.3V1.3Vl ltPHL tPHL 高电平至低电平传输延迟高电平至低电平传输延迟当输出从确定的高电平变为确定的低电平时，在当输出从确定的高电平变为确定的低电平时，在输入波形和输出波形基准点之间的时间间隔
9、。对于输入波形和输出波形基准点之间的时间间隔。对于HC/HCTHC/HCT，基准点是输入波形和，基准点是输入波形和输出波形幅度的输出波形幅度的5050；HCTHCT器件的基准点为器件的基准点为1.3V1.3Vl ltPLZ tPLZ 低电平至高阻传输延迟（低电平至高阻传输延迟（3 3态输出禁止时间）态输出禁止时间）随着输出从低电平向高阻随着输出从低电平向高阻关态的变化，在输出使能波形基准点和关态的变化，在输出使能波形基准点和3 3态器件输出波形振幅态器件输出波形振幅1010点之间的时点之间的时间间隔。间间隔。HCHC器件的波形基准点为波形幅度的器件的波形基准点为波形幅度的5050；HCTHCT
10、器件为器件为1.3V1.3Vl ltPHZ tPHZ 高电平至高阻传输延迟（高电平至高阻传输延迟（3 3态输出禁止时间）态输出禁止时间）随着输出从高电平向高阻关态随着输出从高电平向高阻关态的变化，在输出使能波形基准点和的变化，在输出使能波形基准点和3 3态器件输出波形振幅态器件输出波形振幅1010点之间的时间间隔。点之间的时间间隔。HCHC器件的波形基准点为波形幅度的器件的波形基准点为波形幅度的5050；HCTHCT器件的为器件的为1.3V1.3Vl ltPZL tPZL 低电平至高阻传输延迟（低电平至高阻传输延迟（3 3态输出使能时间）态输出使能时间）随着输出从高阻关态向低随着输出从高阻关态
11、向低电平的变化，在输出使能波形基准点和电平的变化，在输出使能波形基准点和3 3态器件输出波形振幅态器件输出波形振幅1010点之间的时间间隔。点之间的时间间隔。HCHC器件的波形基准点为波形幅度的器件的波形基准点为波形幅度的5050；HCTHCT器件的为器件的为1.3V1.3Vl ltPZL tPZL 高阻至高电平传输延迟（高阻至高电平传输延迟（3 3态输出使能时间）态输出使能时间）随着输出从高阻关态向高随着输出从高阻关态向高电平的变化，在输出使能波形基准点和电平的变化，在输出使能波形基准点和3 3态器件输出波形振幅态器件输出波形振幅1010点之间的时间间隔。点之间的时间间隔。HCHC器件的波形
12、基准点为波形幅度的器件的波形基准点为波形幅度的5050；HCTHCT器件的为器件的为1.3V1.3Vl ltTLH tTLH 输出低电平至高电平转换时间输出低电平至高电平转换时间在转换输出上升沿在转换输出上升沿1010和和9090电平之间电平之间的时间间隔的时间间隔l ltTLH tTLH 输出高电平至低电平转换时间输出高电平至低电平转换时间在转换输出下降沿在转换输出下降沿9090和和1010电平之间的时电平之间的时间间隔间间隔第七页，本课件共有14页电器特性说明l lIIH IIH 输入电流（高）输入电流（高）输入电压为高电平时的输入电流输入电压为高电平时的输入电流l lIIL IIL 输入
13、电流（低）输入电流（低）输入电压为低电平时的输入电流输入电压为低电平时的输入电流I IIHIHI IILIL第八页，本课件共有14页l由于CMOS电路的输入阻抗极高，所以输入端必须建立保护电路。l由上图可见，当Vin为低电平（GND）时，Iil为D1的反向电流。方向如图。当Vin为高电平（VDD）时,IiH为D2的反向电流。方向如图。一般典型值1A。l上述两个输入电流越小越好。第九页，本课件共有14页高电平输出电压（电流）和低电平输出电压（电流）高电平输出电压（电流）和低电平输出电压（电流）l l高电平输出电压（电流）高电平输出电压（电流）低电平输出电压（电流）低电平输出电压（电流）IOHVD
14、DVinGNDVOHVOH=VDD-IOH*RP注：RP为导通阻抗VDDVin VDDVOL VOL=IOL*RN 注：RN为导通阻抗IOLIOH上升则VOH下降IOL上升则VOL上升第十页，本课件共有14页l扇出系数（输出负载系数n）l电路输出端可以连接k个CMOS负载时称之。l理论上可以不受限制，但是由于前面所述的拉电流和灌电流的存在，所以有：l拉电流扇出系数：k=IOH/IiHl灌电流扇出系数：k=IOl/Iill一般的：lIiH=Iil =1A；IOH=500A；IOL=360Al所以手册上一般不标出静态扇出系数第十一页，本课件共有14页l l动态扇出系数：动态扇出系数：l l动态扇出
15、系数主要考虑的时传输时延问题动态扇出系数主要考虑的时传输时延问题l l传输时延与电源电压、负载电容、温度有关。在电源电压传输时延与电源电压、负载电容、温度有关。在电源电压与温度相对固定时，讨论负载电容所起的作用。与温度相对固定时，讨论负载电容所起的作用。第十二页，本课件共有14页l TPD=ACL+TPD0l l这是一个直线方程：这是一个直线方程：l lA:每单位电容传输时延；既直线斜率（每单位电容传输时延；既直线斜率（ns/pF）l lC CL:输出端的负载电容l lT TPD0:无负载电容时的电路时延l l一般控制一般控制TPDPD为为100ns。可以求出输出端可接的总负载电容。只要知道每个负载的输入电容，即可求出可接的负载数（动态扇出系数）。l lK=(CL-Cs)/Ci-Cs)/Cil lCs:分布电容，约10pF;Ci:10pF;Ci:每个负载的输入电容第十三页，本课件共有14页小结l电源电压电源电压对CMOS电路的影响有正反两面l正面影响：提高噪声容限；缩短传输时延l负面影响：增加功耗l温度影响温度影响：温度上升对电路性能只有负面作用l负载电容负载电容：会增加传输时延第十四页，本课件共有14页