有極性輸出毫話的CMOS邏輯門
發(fā)布時間:2014/4/16 20:06:11 訪問次數(shù):634
在晶體管一晶體管邏輯(TTL)門情況下,大部分CD4030BM96振鈴將出現(xiàn)于負跳變時,如圖10-2所示。因為TTL有一個內(nèi)部電阻與電源正端串聯(lián)。對于CMOS邏輯門,振蕩通常在正跳變和負跳變時都會出現(xiàn),這是因為它沒有內(nèi)部電阻,如圖10-3所示。
在數(shù)字邏輯電路中第二神噪聲源可以參照圖10-3加以理解,這是采用有極性輸出電路(即在下拉晶體管頂端有一上拉晶體管)的CMOS逆變器邏輯門的典型示意圖。當輸出是高電平時,P通道晶體管(上面的)導(dǎo)通,N通道晶體管(下面的)斷開。與之相反,當輸出 圖10-3有極性輸出毫話的CMOS邏輯門的基本示意圖
是低電平時,N通道晶體管導(dǎo)通,P通道晶體管斷開。
然而,在開關(guān)過程中有一很短的時間內(nèi)兩個晶體管是同時導(dǎo)通的。這種傳導(dǎo)疊加將導(dǎo)致在電源和地之間存在一低阻抗連接,在每個邏輯門上將產(chǎn)生50~lOOmA的很大的瞬態(tài)電源電流尖峰。大的集成電路,例如微處理器可以產(chǎn)生大于10A的瞬態(tài)電源電流。這種電流可以用不同的名稱,例如疊加電流、競爭電流或直通電流。TTL以及其他大多數(shù)邏輯電路也會產(chǎn)生類似的效應(yīng),然而瞬態(tài)電流的峰值會低些,因為TTL有一個限流電阻與有極性輸出電路串聯(lián)。注意,雖然CMOS與TTL相比具有較小的穩(wěn)態(tài)或平均電流,然而它有較大的瞬態(tài)電流。但是射極耦合邏輯電路( ECL)不用有極性輸出結(jié)構(gòu),因此當它開關(guān)時不會產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流。
因此,不論何時開關(guān)數(shù)字邏輯門,電源都會產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流。這個電流給負載電容充電,并且為極性輸出電路提供短路電流。這個電流流經(jīng)電源和接地導(dǎo)體的電感,使電源電壓產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電壓降。在CMOS邏輯電路中,這種大的瞬態(tài)電源電流是主要的噪聲源,并且導(dǎo)致這些電路產(chǎn)生輻射發(fā)射。解決方法(參見第11章)是在每一個集成電路(IC)附近提供一電荷源,如去耦電容或電容器,供瞬態(tài)電流通過,使其不流經(jīng)電源和接地導(dǎo)體的所有電感。
為了使這兩種內(nèi)部噪聲源產(chǎn)生的噪聲最小,所有的數(shù)字邏輯系統(tǒng)必須遵循如下原則設(shè)計:
(1)低阻抗(電感)接地系統(tǒng);
(2)每個邏輯集成電路旁設(shè)置一電荷源(去耦電容器)。
本章將對實現(xiàn)低電感接地的有關(guān)內(nèi)容進行介紹,第11章將對去耦或配電等內(nèi)容進行介紹。
在晶體管一晶體管邏輯(TTL)門情況下,大部分CD4030BM96振鈴將出現(xiàn)于負跳變時,如圖10-2所示。因為TTL有一個內(nèi)部電阻與電源正端串聯(lián)。對于CMOS邏輯門,振蕩通常在正跳變和負跳變時都會出現(xiàn),這是因為它沒有內(nèi)部電阻,如圖10-3所示。
在數(shù)字邏輯電路中第二神噪聲源可以參照圖10-3加以理解,這是采用有極性輸出電路(即在下拉晶體管頂端有一上拉晶體管)的CMOS逆變器邏輯門的典型示意圖。當輸出是高電平時,P通道晶體管(上面的)導(dǎo)通,N通道晶體管(下面的)斷開。與之相反,當輸出 圖10-3有極性輸出毫話的CMOS邏輯門的基本示意圖
是低電平時,N通道晶體管導(dǎo)通,P通道晶體管斷開。
然而,在開關(guān)過程中有一很短的時間內(nèi)兩個晶體管是同時導(dǎo)通的。這種傳導(dǎo)疊加將導(dǎo)致在電源和地之間存在一低阻抗連接,在每個邏輯門上將產(chǎn)生50~lOOmA的很大的瞬態(tài)電源電流尖峰。大的集成電路,例如微處理器可以產(chǎn)生大于10A的瞬態(tài)電源電流。這種電流可以用不同的名稱,例如疊加電流、競爭電流或直通電流。TTL以及其他大多數(shù)邏輯電路也會產(chǎn)生類似的效應(yīng),然而瞬態(tài)電流的峰值會低些,因為TTL有一個限流電阻與有極性輸出電路串聯(lián)。注意,雖然CMOS與TTL相比具有較小的穩(wěn)態(tài)或平均電流,然而它有較大的瞬態(tài)電流。但是射極耦合邏輯電路( ECL)不用有極性輸出結(jié)構(gòu),因此當它開關(guān)時不會產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流。
因此,不論何時開關(guān)數(shù)字邏輯門,電源都會產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流。這個電流給負載電容充電,并且為極性輸出電路提供短路電流。這個電流流經(jīng)電源和接地導(dǎo)體的電感,使電源電壓產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電壓降。在CMOS邏輯電路中,這種大的瞬態(tài)電源電流是主要的噪聲源,并且導(dǎo)致這些電路產(chǎn)生輻射發(fā)射。解決方法(參見第11章)是在每一個集成電路(IC)附近提供一電荷源,如去耦電容或電容器,供瞬態(tài)電流通過,使其不流經(jīng)電源和接地導(dǎo)體的所有電感。
為了使這兩種內(nèi)部噪聲源產(chǎn)生的噪聲最小,所有的數(shù)字邏輯系統(tǒng)必須遵循如下原則設(shè)計:
(1)低阻抗(電感)接地系統(tǒng);
(2)每個邏輯集成電路旁設(shè)置一電荷源(去耦電容器)。
本章將對實現(xiàn)低電感接地的有關(guān)內(nèi)容進行介紹,第11章將對去耦或配電等內(nèi)容進行介紹。
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