CMOS转换电路是如何实现电平的转换的

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  CMOS集成电路是互补对称金属氧化物半导体(Compiementary symmetry metal oxide semicoductor)集成电路的英文缩写,电路的许多基本逻辑单元都是用增强型PMOS晶体管和增强型NMOS管按照互补对称形式连接的,静态功耗很小。
  CMOS缩写辨析
  在计算机领域,CMOS常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的芯片。有时人们会把CMOS和BIOS混称,其实CMOS是主板上的一块可读写的并行或串行FLASH芯片,是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定。
  在今日,CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件,尤其是片幅规格较大的单反数码相机。

CMOS转换电路是如何实现电平的转换的
  另外,CMOS同时可指互补式金氧半元件及制程。
  因此时至今日,虽然因为工艺原因,都叫做CMOS,但是CMOS在三个应用领域,呈现出迥然不同的外观特征:
  一是用于计算机信息保存,CMOS作为可擦写芯片使用,在这个领域,用户通常不会关心CMOS的硬件问题,而只关心写在CMOS上的信息,也就是BIOS的设置问题,其中提到最多的就是系统故障时拿掉主板上的电池,进行CMOS放电操作,从而还原BIOS设置。
  二是在数字影像领域,CMOS作为一种低成本的感光元件技术被发展出来,市面上常见的数码产品,其感光元件主要就是CCD或者CMOS,尤其是低端摄像头产品,而通常高端摄像头都是CCD感光元件。
  三是在更加专业的集成电路设计与制造领域。
  CMOS电路的供电电压VDD范围比较广在+5~+15V均能正常工作,电压波动允许±10,当输出电压高于VDD-0.5V时为逻辑 1,输出电压低于VSS+0.5V(VSS为数字地)为逻辑 0。CMOS电路输出高电平约为 0.9Vcc,而输出低电平约为 0.1Vcc.当输入电压高于VDD-1.5V时为逻辑 1,输入电压低于VSS+1.5V(VSS为数字地)为逻辑 0。
  TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
  标准TTL输入高电平最小2V,输出高电平最小2.4V,典型值3.4V,输入低电平最大 0.8V,输出低电平最大 0.4V,典型值 0.2V(输入 H》2V,输入 L《0.8V;输出H 》2.4V(3.4V),输出L《0.4V(0.2V)。
  CMOS电平是数字信号还是模拟信号?
  CMOS电平是数字信号,COMS电路的供电电压VDD范围比较广在+5--+15V均能正常工作,电压波动允许±10,当输出电压高于VDD-0.5V时为逻辑1,输出电压低于VSS+0.5V(VSS为数字地)为逻辑0, 一般数字信号才是0和1 。需要PCB设计的同学用到线路板打样的话,可以找博主了解。

CMOS转换电路是如何实现电平的转换的
  cmos电平转换电路
  1、 TTL电路和CMOS电路的逻辑电平
  VOH: 逻辑电平 1 的输出电压
  VOL: 逻辑电平 0 的输出电压
  VIH : 逻辑电平 1 的输入电压
  VIH : 逻辑电平 0 的输入电压
  TTL电路临界值:
  VOHmin = 2.4V VOLmax = 0.4V VIHmin = 2.0V VILmax = 0.8VCMOS电路临界值(电源电压为+5V)VOHmin = 4.99V VOLmax = 0.01V VIHmin = 3.5V VILmax = 1.5V2、TTL和CMOS的逻辑电平转换CMOS电平能驱动TTL电平TTL电平不能驱动CMOS电平,需加上拉电阻。
  3、用逻辑芯片特点
  74LS系列: TTL 输入: TTL; 输出:TTL
  74HC系列:CMOS输入: CMOS; 输出:CMOS
  74HCT系列: CMOS 输入:TTL; 输出: CMOS
  CD4000系列: CMOS 输入: CMOS 输出: CMOS。
  常用的几种电平转换方案
  (1) 晶体管+上拉电阻法
  就是一个双极型三极管或 MOSFET,C/D极接一个上拉电阻到正电源,输入电平很灵活,输出电平大致就是正电源电平。
  (2) OC/OD 器件+上拉电阻法
  跟 (1) 类似。适用于器件输出刚好为 OC/OD 的场合。
  (3) 74xHCT系列芯片升压 (3.3V→5V)
  凡是输入与 5V TTL 电平兼容的 5V CMOS 器件都可以用作 3.3V→5V 电平转换。
  ——这是由于 3.3V CMOS 的电平刚好和5V TTL电平兼容(巧合),而 CMOS 的输出电平总是接近电源电平的。
  廉价的选择如 74xHCT(HCT/AHCT/VHCT/AHCT1G/VHCT1G/。。。) 系列 (那个字母 T 就表示 TTL 兼容)。
  (4) 超限输入降压法 (5V→3.3V, 3.3V→1.8V, 。。。)凡是允许输入电平超过电源的逻辑器件,都可以用作降低电平。
  这里的“超限”是指超过电源,许多较古老的器件都不允许输入电压超过电源,但越来越多的新器件取消了这个限制 (改变了输入级保护电路)。
  例如,74AHC/VHC 系列芯片,其 datasheets 明确注明“输入电压范围为0~5.5V”,如果采用 3.3V 供电,就可以实现 5V→3.3V 电平转换。
  (5) 专用电平转换芯片
  最著名的就是 164245,不仅可以用作升压/降压,而且允许两边电源不同步。这是最通用的电平转换方案,但是也是很昂贵的 (俺前不久买还是¥45/片,虽是零售,也贵的吓人),因此若非必要,最好用前两个方案。
  (6) 电阻分压法
  最简单的降低电平的方法。5V电平,经1.6k+3.3k电阻分压,就是3.3V。
  (7) 限流电阻法
  如果嫌上面的两个电阻太多,有时还可以只串联一个限流电阻。某些芯片虽然原则上不允许输入电平超过电源,但只要串联一个限流电阻,保证输入保护电流不超过极限(如 74HC 系列为 20mA),仍然是安全的。

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