Транзисторы со структурой металл-оксид-полупроводник (металл-оксид-полупроводник) называются МОП-транзисторами и делятся на МОП-транзисторы P-типа и МОП-транзисторы N-типа. Интегральная схема, состоящая из МОП-транзисторов, называется МОП-интегральной схемой, а дополнительная интегральная схема МОП-транзисторов, состоящая из ПМОП-транзисторов и NМОП-транзисторов, называется CMOS-IC (дополнительная интегральная МОП-схема).
Наиболее широко используемый транзистор в настоящее время является КМОП-транзистор.Каковы характеристики КМОП-транзистора? Прежде всего, энергопотребление и защита от помех у КМОП-транзисторов лучше, чем у ТТЛ-устройств того же периода, а скорость эквивалентна скорости ТТЛ-устройств.Поэтому КМОП является общей тенденцией к замене ТТЛ.Мы см., что в настоящее время транзисторы на интегральных схемах и почти все устройства PLD используют технологию CMOS.Это иллюстрирует популярность CMOS.
Цифровая интегральная схема КМОП — это схема, которая умело сочетается с трубками NMOS и трубками PMOS. Это цифровая интегральная схема микромощности. Основные серии:
1. Стандартная серия 4000B/4500B
Эта серия основана на сериях CD4000B и серии CD4500B американской компании RCA и полностью совместима с сериями MC14000B и серией C14500B американской компании Motorola. Самыми большими особенностями этой серии продуктов являются широкий диапазон рабочего напряжения питания (3-18 В), минимальное энергопотребление, низкая скорость, множество разновидностей и низкая цена.В настоящее время они являются основными продуктами применения интегральных схем КМОП.
2.74HC – серия
Серия 54/74HC представляет собой серию высокоскоростных стандартных логических схем КМОП, которые имеют ту же скорость работы, что и серия 74LS, а также низкое энергопотребление и широкий диапазон напряжения питания, присущие интегральным схемам КМОП. 74HCxxx является копией 74LSxxx с тем же серийным номером. Последние несколько цифр номера модели совпадают, что означает, что логическая функция и расположение выводов схемы полностью совместимы, что обеспечивает удобство замены 74LS на 74HC.
3.74AC – серия
Эту серию также называют «усовершенствованной интегральной схемой КМОП».Серия 54/74AC имеет ту же скорость работы, что и серия 74AS, а также низкое энергопотребление и широкий диапазон напряжения питания, характерный для интегральных схем КМОП.
Основными характеристиками интегральных схем КМОП являются:
(1) Имеет очень низкое статическое энергопотребление. Когда напряжение источника питания VCC=5 В, статическая потребляемая мощность средних интегральных схем составляет менее 100 мВт.
(2) Имеет очень высокое входное сопротивление. Входной защитный диод нормально работающей интегральной схемы КМОП находится в состоянии обратного смещения, а входное сопротивление постоянного тока превышает 100 МОм.
(3) Широкий диапазон напряжения питания. Напряжение питания стандартных интегральных схем КМОП серии 4000B/4500B составляет 3~18 В.
(4) Сильная возможность разветвления. При работе на низкой частоте одна выходная клемма может управлять более чем 50 входными клеммами КМОП-устройства.
(5) Сильная защита от помех. Допуск на шум напряжения интегральных схем КМОП может достигать 45% от значения напряжения источника питания, а значения допуска шума высокого и низкого уровня в основном равны.
(6) Логические колебания велики. Когда схема КМОП не нагружена, она выдает высокий уровень VOH≥VCC-0,05 В и низкий уровень V0L≤0,05 В.
Эксплуатационные характеристики интегральных схем КМОП
Потребление микромощности. Статическая потребляемая мощность одного затвора КМОП-схемы составляет порядка нановатт (нВт).
Высокий запас по шуму. Запас по шуму КМОП-схем обычно превышает 40 % напряжения питания. Широкий диапазон рабочего напряжения. Напряжение питания КМОП-схем обычно составляет от 1,5 до 18 В. Высокий логический размах — амплитуда высокого и низкого выходного уровня схемы КМОП достигает полной мощности: «1» — VDD, а логический «0» — VSS.
Высокий входной импеданс. Входной импеданс КМОП-схем превышает 108 Ом и обычно может достигать 1010 Ом. Высокая возможность разветвления. Возможность разветвления схем КМОП превышает 50. Низкая входная емкость. Входная емкость КМОП-схем обычно не превышает 5ПФ.