CMOS集成电路设计(三):接口电路详解

二、其它器件驱动CMOS集成电路

　　1.TTL-CMOS集成电路的接口

　　利用集电极开路的TTL门电路可以方便灵活地实现TTL与CMOS集成电路的连接，其电路如图1所示。图1中的RL是TTL集电极开路门的负载电阻，一般取值为几百Ω到几MΩ。RL取较大值便于减小集电极开路门的功耗，但在一定程度上影响电路的工作速度。一般情况下，RL可取值47？220KΩ;中速、高速工作场合取20KΩ以下较为合适。

　　2.ECL-CMOS集成电路的接口

　　ECL集成电路驱动CMOS集成电路的连接方法如图2所示。它利用MC1024（ECL）的输出去驱动晶体三极管VT，再由VT去驱动CMOS集成电路。

　　当MC1024的两个输入端都是-8V时，VT截止；若两个输入中的一个为-1.6V，在两个输出之间就有1.6V的电压，既可驱动晶体管VT。

　　3.工业控制电路-CMOS集成电路的接口

　　图3所示接口电路，是利用分压电阻R1、R2将24V工业控制电路与CMOS集成电路连接。滤波电容C提高了CMOS集成电路的抗干扰能力，两个箝位二极管VD1、VD2用来保证输入信号被控制在VDD和VSS之间。

　　4.NMOS-CMOS集成电路的接口

　　NMOS集成电路驱动CMOS集成电路的接口比较简单。图4为其中的一种电路。实际使用时只考虑当晶体三极管VT截止时，它的集电极电压符合CMOS集成电路的输入高平电压这一条件。图中RC的取值可在2~10K范围内。由于VT的饱和压降一般都比教小，都能符合CMOS输入逻辑低电平的要求。

　　5.机械开关触点-CMOS集成电路的接口

　　许多电子设备都要通过拨盘开关、按扭、板键、钮子开关和继电器等与外界的传感器或人工操作设备发生联系，但由于这些开关的触点都是机械的，所以在通断过程中出现瞬间抖动，这些抖动输入到CMOS集成电路中，就会干扰正常的逻辑关系。因此，在这类场合应用，需要设置防抖动接口。图5所示电路采用CMOS与非门来构成的R-S触发器防抖动接口。

6.HTL-CMOS集成电路的接口

　　HTL集成电路的电源电压为15V，其输出高电平VOH和输出低电平电压VOL完全适合于驱动VDD=15V的CMOS集成电路，因此两者之间不需另设接口电路，直接连接既可，电源电压也可通用，如图6所示。

　　7.PMOS-CMOS集成电路的接口

　　如图7所示的PMOS-CMOS集成电路的接口电路采用两种电源供电。这样连接后，尽管PMOS集成电路的输出电平对自身的VSS端来讲仍为负值，但对CMOS集成电路的VSS端而言却变成正值、或零、或略低于零。例如当CMOS用12V电源时，其输入电平为VIH=10V、VIL=0V，完全适合接口的需要。

　　图7a中R取值应使CMOS输入电流不大于50uA；图7b中取值应使PMOS的VOL为-9.5~-10V。

　　8.HCMOS-CMOS集成电路的接口

　　这种情况通常较少遇见。由于两者均是CMOS器件，故接口很容易，在CMOS与HCMOS同用一组电源时，直接连接便可。

　　9.运算放大器-CMOS集成电路的接口

　　由于运算放大器电路采用±15V双电源供电的较多，其输出电压最大可达±13V左右。对于CMOS集成电路来讲，输入信号不能超过电源电压，因此需在CMOS的输入端设置负向钳位二极管予以保护。此外，如果CMOS的电源电压低于13V，则还应设置正向钳位二极管，用以防止CMOS的输入电路被超过VDD较多的输入正向电压而烧坏。考虑以上两个因素，我们可以得到如图8a所示的运算放大器驱动CMOS的接口电路。图中R1的作用是限制运算放大器的输入电流，避免器件因过流而损坏；VD1和VD2分别为正向和负向输入钳位二极管。

　　对于采用单电源供电的运算放大器，因其输出对地无负向成分，故CMOS的输入负向钳位二极管可不设。如果运算放大器与CMOS同用一组电源，则正向钳位二极管也可以省去。这样两者就可直接连接，如图9b所示。应注意，有的运算放大器不宜或不能在较低的电源电压下工作，倘若运算放大器的电源电压高于CMOS的电源电压，就仍需设置正向钳位二极管和限流电阻。