Circuits intégrés logiques CMOS 26/09/2000  Patrick ABATI 
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CI

CMOS = Complementary Metal Oxyde Semiconductor

    Ces circuits sont réalisés à partir de transistors à effet de champ de type MOS. Ils sont plus faciles à fabriquer que les circuits de type TTL, permettent une plus grande intégration à grande échelle. Leur principal inconvénient est leur vitesse de fonctionnement relativement faible par rapport à celle de la famille bipolaire


 Transistor MOS 

mos

 

 Fonctionnement   

 

nmos

si Vgs = 0v, Rds = exp omega = Rds(off), le transistor est bloqué
si Vgs = +5v, Rds = 1000 omega = Rds(on), le transistor est passant

  pmos

si Vgs = +5v, Rds = expomega = Rds(off), le transistor est bloqué
si Vgs = 0v, Rds = 1000 omega = Rds(on), le transistor est passant

     La technologie MOS complémentaires réunit sur le même cristal de silicium, des transistors à canal P et à canal N


 Caractéristique de transfert d'un inverseur CMOS 

cmos

La commutation se fait à VTR » VDD / 2

    Les entrées CMOS ont une résistance très grande expomega qui ne tire pratiquement aucun courant. Cependant il existe une capacité d'entrée de l'ordre de 5pF qui augmente sensiblement la consommation en régime dynamique et limite la fréquence de fonctionnement

Caractéristiques électriques
-
Minimum
Maximum
Tension d'alimentation
VDD
3v
18v
Tension de sortie à l'état haut
VOH
» VDD
-
Tension de sortie à l'état bas
VOL
-
» 0v
Tension d'entrée à l'état haut
VIH
70% VDD
-
Tension d'entrée à l'état bas
VIL
-
30% VDD
Consommation en régime continu
-
-
2,5 nW (à VDD=5v)
Consommation à 1 MHz
-
-
1 mW

 
 Entrées inutilisées 
    Les entrées CMOS ne doivent jamais rester non branchées, mais raccordées au 0v, au VDD, à une autre entrée utilisée ou mises à la masse ou à VDD à travers une résistance. En effet, une entrée non connectée capte les signaux parasites, ce qui peut se traduire par une plus grande consommation et une surchauffe importante


 Marge de sensibilité aux bruits 
    Elle dépend de VDD (30% VDD). Elle est d'autant plus élevée que VDD est important (1,5v pour VDD=5v, 4,5v pour VDD=15v)


 Interfaçage avec les circuits TTL 

CMOS piloté par TTL : la sortie TTL délivre une tension VOH très proche de VIH(min) de l'entrée CMOS. Il est donc préférable de relever le potentiel de la sortie TTL. La solution la plus simple consiste à utiliser une résistance de rappel à la source Rp = 1Komega à 10Komega

ttl

TTL piloté par CMOS : Il n'y a aucun problème dans le cas où une seule charge TTL-LS est pilotée par une sortie CMOS. Dans les autres cas, il faut recourir à des interfaçages plus complexes



 Comparaison des circuits CMOS et TTL 
    A l'origine, les circuits CMOS étaient moins rapides que les circuits TTL mais ils avaient une consommation beaucoup moins importante. A l'heure actuelle, ces différences tendent à s'estomper puisqu'on fabrique des TTL à faible consommation et des CMOS rapides

Voir aussi : circuits intégrés logiques TTL

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