CMOS电路的接口问题（cmos电路有哪些）

（1）CMOS与TTL等其它电路的连接。

在电路中常遇到TTL电路和CMOS电路混合使用的情况，由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及负载能力等参数不同，因此它们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路，使前级器件的输出逻辑电平满足后级器件对输入电平的要求，并且不能对器件造成损坏。

逻辑器件的接口电路主要应注意电平匹配和输出负载驱动能力(参见数字芯片的驱动能力详解)两个问题，并与器件的电源电压结合起来考虑。

下面分两种情况来说明：

A. TTL到CMOS的连接。

用TTL电路去驱动CMOS电路时，由于CMOS电路是电压驱动器件，所需电流小，因此电流驱动能力不会有问题，主要是电压驱动能力问题，由于TTL电路输出高电平的最小值为2.4V，而CMOS电路的输入高电平一般高于3.5V，这就使二者的逻辑电平不能兼容，参见TTL电平和CMOS电平总结。为此，在TTL的输出端与电源之间接一个电阻R（上拉电阻）可将TTL的输出电平提高到3.5V以上。

B. CMOS到TTL的连接。

CMOS电路输出逻辑电平与TTL电路的输入电平可以兼容，但CMOS电路的驱动电流较小，不能够直接驱动TTL电路。为此可采用CMOS/TTL专用接口电路，如CMOS缓冲器CC4049等，经缓冲器之后的高电平输出电流能满足TTL电路的要求，低电平输出电流可达4mA，实现CMOS电路与TTL电路的连接。 需要说明的是，CMOS与TTL电路的接口电路形式多种多样，实用中应根据具体情况进行选择。

（2）CMOS电路与运放连接。

当CMOS电路和运放连接时，如果运放器件使用双电源，而CMOS采用的是独立的另一组电源，则需加两个箝位二极管VD1、VD2作为保护二极管，使CMOS输入电压处在5V与地之间。15KΩ电阻既作为CMOS的限流电阻，又可以对二极管进行限流保护。如果运放器件使用单电源，且与CMOS使用电源一样，则可直接相连。

（3）选择板内驱动器件的驱动能力、速度，不能盲目追求大驱动能力和高速器件，应该选择既能够满足设计要求同时有一定余量的器件，这样可以减少信号过冲，改善信号质量。

（4）在对驱动能力和速度要求较高的应用场合，如高速总线，可以使用ABT、LVT系列器件。板间接口选择ABT16244/245或LVTH16244/245，并在母板两端匹配，在不影响速度的条件下，与母板接口尽量串阻，以抑制过冲、保护器件，典型的电阻值为10-200Ω左右。另外，也可以使用并接二级管进行处理，效果也不错，如1N4148等（抗冲击较好）。

（5）在总线达到产生传输线效应的长度后(参见传输线理论是射频电路设计和SI建模分析的基础和高速信号网络的SI模型)，应考虑对传输线进行匹配，一般采用的方式有串接匹配、终端匹配等。

串接匹配是在芯片的输出端串接电阻，目的是防止信号畸变和地弹反射，特别是当总线要透过接插件时，尤其应该做串接匹配。内部带串联阻尼电阻的器件相当于串接匹配，由于其阻值固定，无法根据实际情况进行调整，在多数场合对于改善信号质量的效果不大，故此不推荐使用。串接匹配推荐电阻值为10-51Ω，在实际使用中可根据器件的IBIS模型模拟仿真确定其具体值，参见高速信号网络的SI模型。

由于终端匹配网络加重了总线负载，所以不应该因为匹配而使缓存(Buffer)的实际驱动电流大于驱动器件所能提供的最大拉电流、灌电流值(参见互补输出级电路的拉电流与灌电流)。应选择合适的终端匹配网络，使总线即使在没有任何驱动源时，其线电压仍能保持在稳定的高电平。

（6）要注意高速驱动器件的电源滤波。如ABT、LVT 系列芯片在布线时，建议在芯片的四组电源引脚附近分别接0.1uF或 0.01uF去耦合电容。

（7）可编程器件的任何电源引脚、地线引脚均不能悬空；在每个可编程器件的电源和地间要并接0.1uF的去耦合电容，去耦合电容应该尽量靠近电源引脚放置，并与地形成低阻抗通路。

（8）收发总线需有上拉电阻或上、下拉电阻，以保证总线浮空时能处于一个有效电平，以减小功耗和干扰。

（9）为保证373/374/273 等器件工作可靠，建议锁存时钟的输入端串联10-200欧电阻。

（10）时钟、复位等输入引脚往往要求较高电平，必要时可接上拉电阻。

（11）注意不同系列的器件是否有带电插拔功能及应用设计中的注意事项，在设计带电插拔电路时请参考公司的《单板带电插拔设计规范》。

（12）注意电平接口的兼容性。选用器件时要注意电平信号类型，对于有不同逻辑电平互连的情况，请遵守本规范的相应章节的具体要求。

（13）在器件工作过程中，为保证器件安全运行，器件引脚上的电压及电流应严格控制在器件手册指定的范围内。逻辑器件的工作电压不要超出它所允许的范围，参见CMOS器件使用的知识点。

（14）逻辑器件的输入信号不要超过它所能允许的电压输入范围，不然可能会导致芯片性能下降甚至损坏逻辑器件。

（15）对开关量输入应该串接电阻，以避免过压损坏。

（16）对于带有缓冲器的器件不要用于线性电路，如放大器。

（17）防止CMOS电路的闩锁效应(参见TTL电平和CMOS电平总结)。CMOS电路由于输入电流太大，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大，这种效应就是闩锁效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。

预防措施如下：

在输入端和输出端使用钳位电路，使输入和输出不超过规定电压。芯片的电源输入端添加去耦合电容，防止VDD端产生瞬间高压。在VDD和外电源中间添加限流电阻，即使有大电流也不让它进去。当系统由几个电源分别供电时，电源要按下列顺序开关。开启时：先开启 CMOS电路的电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时：先关闭输入信号和负载的电源，再关闭CMOS电路的电源。

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