cmos芯片的主要用途及cmos芯片的内部电路解析

cmos芯片的主要用途

cmos芯(xin)(xin)片的(de)主要(yao)用(yong)途是(shi)(shi)(shi)文(wen)中(zhong)要(yao)讲的(de)部(bu)分，MOS芯(xin)(xin)片是(shi)(shi)(shi)一(yi)种低耗电(dian)存(cun)储器，其主要(yao)作用(yong)是(shi)(shi)(shi)用(yong)来存(cun)放BIOS中(zhong)的(de)设置信息(xi)以及系统(tong)时(shi)间日期。应(ying)该把它(ta)和BIOS芯(xin)(xin)片区别开(kai)。早期的(de)CMOS芯(xin)(xin)片是(shi)(shi)(shi)一(yi)块(kuai)单独的(de)芯(xin)(xin)片MC146818A（DIP封装），共(gong)有64个字(zi)(zi)节(jie)存(cun)放系统(tong)信息(xi)。386以后的(de)微(wei)机(ji)(ji)一(yi)般(ban)将MC146818A芯(xin)(xin)片集成到(dao)其它(ta)的(de)IC芯(xin)(xin)片中(zhong)（如82C206，PQFP封装），586以后主板(ban)上更是(shi)(shi)(shi)将CMOS与系统(tong)实时(shi)时(shi)钟和后备电(dian)池集成到(dao)一(yi)块(kuai)叫做DALLDADS1287的(de)芯(xin)(xin)片中(zhong)。随(sui)着微(wei)机(ji)(ji)的(de)发展(zhan)、可设置参(can)数的(de)增(zeng)多，现在的(de)CMOSRAM一(yi)般(ban)都有128字(zi)(zi)节(jie)及至256字(zi)(zi)节(jie)的(de)容(rong)量。

为保持(chi)兼容性，各BIOS厂商都将自(zi)己的(de)(de)BIOS中关于CMOSROM的(de)(de)前64字(zi)节内容的(de)(de)设置统一与MC146818A的(de)(de)CMOSROM格式(shi)一致，而在(zai)扩(kuo)展(zhan)出来的(de)(de)部分加入(ru)自(zi)己的(de)(de)特殊设置，所(suo)以(yi)不同厂家(jia)的(de)(de)BIOS芯片一般不能互换，即(ji)使是能互换的(de)(de)，互换后也要对CMOS信(xin)息重新设置以(yi)确保系(xi)统正常运行。

如果(guo)CMOS中数(shu)据(ju)损(sun)坏(huai)，计(ji)算(suan)机将无法(fa)正常工作，为了确保CMOS数(shu)据(ju)不被(bei)损(sun)坏(huai)，主板(ban)厂(chang)商都在(zai)主板(ban)上设(she)置了开关(guan)跳(tiao)线，一般(ban)默认为关(guan)闭。当要CMOS数(shu)据(ju)进行(xing)更新时，可(ke)将它设(she)置为可(ke)改写(xie)。为使计(ji)算(suan)机不丢失CMOS和系统时钟信息，在(zai)CMOS芯片的附近有一个(ge)电池给他持续供(gong)电。

CMOS由PMOS管和(he)NMOS管共(gong)同(tong)构成，它的特点(dian)是低(di)功耗。由于(yu)CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要(yao)么(me)PMOS导通、要(yao)么(me)NMOS导通、要(yao)么(me)都(dou)截至，比线性的三极管（BJT）效率要(yao)高得多，因(yin)此功耗很低(di)。相对于(yu)其(qi)他逻(luo)辑(ji)系列，CMOS逻(luo)辑(ji)电路具有(you)以(yi)下优点(dian)：

1、允(yun)许的电(dian)源(yuan)电(dian)压范围宽，方便电(dian)源(yuan)电(dian)路(lu)的设(she)计(ji)

2、逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强

3、静态功耗低

4、隔离栅结(jie)构使CMOS器件(jian)的输入电阻(zu)极大，从(cong)而(er)使CMOS期间驱动同(tong)类逻辑门的能力比其他系列强得多(duo)

在计(ji)算机领域(yu)，CMOS常(chang)指(zhi)保存(cun)计(ji)算机基本(ben)启动信息(xi)（如(ru)日期(qi)、时(shi)间(jian)、启动设(she)置等）的芯(xin)片。有时(shi)人们(men)会(hui)把(ba)CMOS和BIOS混(hun)称，其实CMOS是主(zhu)板上(shang)的一块可读写的并行或串行FLASH芯(xin)片，是用(yong)来保存(cun)BIOS的硬件配置和用(yong)户(hu)对某些参数(shu)的设(she)定(ding)。

cmos芯片的主要用途-cmos芯片的内部电路

下图表示典型的(de)(de)CMOS芯(xin)片。可以看出(chu)，每个(ge)引脚都具有保(bao)护二(er)极管和CMOS晶体管的(de)(de)网络(luo)。

CMOS芯片的内部电路

每个(ge)输入引脚(jiao)(jiao)上的(de)(de)CMOS晶体(ti)管(guan)通过允(yun)许电(dian)流从(cong)V DD（芯片的(de)(de)电(dian)源电(dian)压(ya)）流入DUT电(dian)路(lu)以及从(cong)DUT电(dian)路(lu)流向V SS（地）来(lai)起到开关的(de)(de)作用。如果(guo)在(zai)输入或输出(chu)引脚(jiao)(jiao)上感应(ying)出(chu)过压(ya)，可能会损坏CMOS晶体(ti)管(guan)。为(wei)了保(bao)护这些器件，每个(ge)信(xin)号引脚(jiao)(jiao)都放置了两个(ge)二极(ji)管(guan)（参(can)见上图(tu)）。第一个(ge)位于(yu)信(xin)号引脚(jiao)(jiao)和(he)(he)V DD之间(jian)，第二个(ge)位于(yu)信(xin)号引脚(jiao)(jiao)和(he)(he)V SS之间(jian)。如果(guo)在(zai)任(ren)何引脚(jiao)(jiao)上施(shi)加大于(yu)V DD的(de)(de)正(zheng)过压(ya)，则(ze)V DD二极(ji)管(guan)变为(wei)正(zheng)向偏置，允(yun)许电(dian)流在(zai)信(xin)号引脚(jiao)(jiao)和(he)(he)V DD之间(jian)流动。

类(lei)似地，如果(guo)(guo)在任何引脚上施加大于V SS的负过压(ya)，则V SS二(er)(er)极管(guan)(guan)变(bian)为正(zheng)向偏置，允许电流在V SS和(he)(he)信号引脚之间流动。这(zhei)样，保(bao)护(hu)二(er)(er)极管(guan)(guan)可防止(zhi)在过压(ya)条件(jian)下损(sun)坏CMOS晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)和(he)(he)DUT电路(lu)(lu)。V DD和(he)(he)V SS保(bao)护(hu)二(er)(er)极管(guan)(guan)必须在开(kai)路(lu)(lu)和(he)(he)短路(lu)(lu)条件(jian)下进行测试，以确保(bao)其正(zheng)常工作。如果(guo)(guo)保(bao)护(hu)二(er)(er)极管(guan)(guan)缺失或功能不正(zheng)常，可能会(hui)出现(xian)开(kai)路(lu)(lu)情况(kuang)。如果(guo)(guo)存在直接(jie)连接(jie)，则可能出现(xian)短暂情况(kuang)：

引脚(jiao)和(he)V DD之(zhi)间

引脚和V SS之间

引脚和另一个信号引脚之间

这些(xie)短路故(gu)障模(mo)(mo)式中(zhong)的每一(yi)种都(dou)妨碍了设备的正(zheng)确操作。打开并短接所有上(shang)述故(gu)障模(mo)(mo)式的测试检查。

cmos芯片的主要用途

cmos芯片的(de)主要用途(tu)如下：在(zai)今日(ri)，CMOS制造工艺也(ye)被应(ying)用于(yu)制作数码影像器材的(de)感光(guang)元(yuan)件(jian)，尤其是片幅规格较大(da)的(de)单反数码相机。另(ling)外，CMOS同时(shi)可指互补式金氧半元(yuan)件(jian)及(ji)制程(cheng)。

因(yin)此时(shi)至今日，虽然(ran)因(yin)为工艺原因(yin)，都叫做(zuo)CMOS，但(dan)是CMOS在三(san)个应用领域(yu)，呈现出(chu)迥然(ran)不同的外(wai)观特(te)征：

一是(shi)用于计算(suan)机(ji)信(xin)息(xi)保存(cun)，CMOS作为可(ke)擦写芯片使用，在这(zhei)个领域，用户通(tong)常(chang)不(bu)会关(guan)心(xin)CMOS的(de)(de)硬(ying)件(jian)问(wen)题，而只关(guan)心(xin)写在CMOS上的(de)(de)信(xin)息(xi)，也就是(shi)BIOS的(de)(de)设置问(wen)题，其中提(ti)到最多的(de)(de)就是(shi)系统故障时拿掉主板(ban)上的(de)(de)电(dian)池，进行CMOS放电(dian)操作，从而还原BIOS设置。

二是(shi)(shi)在数字影像领(ling)域，CMOS作为一种低(di)成(cheng)本的感(gan)光元(yuan)件技(ji)术被发展出来，市面上常见的数码产(chan)品，其感(gan)光元(yuan)件主要(yao)就是(shi)(shi)CCD或者(zhe)CMOS，尤其是(shi)(shi)低(di)端摄(she)(she)像头产(chan)品，而(er)通(tong)常高端摄(she)(she)像头都是(shi)(shi)CCD感(gan)光元(yuan)件。

三是在更加专业的集(ji)成电路(lu)设计与制造(zao)领域。

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