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CMOS概念
2012-04-24 | 阅:  转:  |  分享 
  
一、微电子学中的CMOS概念

CMOS,全称ComplementaryMetalOxideSemiconductor,即互补金属氧化物半导体,是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。采用CMOS技术可以将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成在一块硅片上。该技术通常用于生产RAM和交换应用系统,在计算机领域里通常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的ROM芯片。

CMOS由PMOS管和NMOS管共同构成,它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通、要么NMOS导通、要么都截至,比线性的三极管(BJT)效率要高得多,因此功耗很低。

二、数码相机领域

CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件(常见的有TTL和CMOS),尤其是片幅规格较大的单反数码相机。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同,但基本上它仍然是采取CMOS的工艺,只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能,再透过芯片上的模-数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数字信号输出。

相对于其他逻辑系列,CMOS逻辑电路具有以下优点:

1、允许的电源电压范围宽,方便电源电路的设计

2、逻辑摆幅大,使电路抗干扰能力强

3、静态功耗低

4、隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大,从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多

三、媒介研究方法

CMOS跨媒体优化研究(CrossMediaOptimizationStudy)

美国IAB互动广告署(InternetAdvertisingBureau)于2003年起联合知名品牌广告主、媒体、媒介代理等参与方,共同推动XMOS跨媒体优化研究(CrossMediaOptimizationStudy),吸引多芬、麦当劳、福特、ING等众多品牌参与,以及Google,Yahoo,AOL、MSN、cnet等媒体。

IAB在英国、欧洲、澳大利亚等互联网广告较为成熟的国家同步推进,对于提高广告投放ROI形成了非常有效的指导和帮助

调研公司DynamicLogic等也在美国市场推动跨媒体研究,包含电视、互联网、平媒、户外等媒介评估,帮助广告主优化媒介、营销方法。

四、CMOS集成电路介绍

自1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)发明集成电路(IC)后,随着硅平面技术的发展,二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路,它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃。

MOS是:金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC(ComplementaryMOSIntegratedCircuit)。

目前数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路(主要为TTL)和单极型集成电路(CMOS、NMOS、PMOS等)。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级。

CMOS发展比TTL晚,但是以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了TTL。

以下比较两者性能,大家就知道其原因了。

1.CMOS是场效应管构成,TTL为双极晶体管构成

2.CMOS的逻辑电平范围比较大(5~15V),TTL只能在5V下工作

3.CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强,TTL则相差小,抗干扰能力差

4.CMOS功耗很小,TTL功耗较大(1~5mA/门)

5.CMOS的工作频率较TTL略低,但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。

集成电路中详细信息:

1,TTL电平:

输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。

2,CMOS电平:

1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。

3,电平转换电路:

因为TTL和CMOS的高低电平的值不一样(ttl5v<==>cmos3.3v),所以互相连接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。

4,驱动门电路

OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必须外接上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路。

5,TTL和CMOS电路比较:

1)TTL电路是电流控制器件,而CMOS电路是电压控制器件。

2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。

CMOS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。

3)CMOS电路的锁定效应:

CMOS电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时,CMOS的内部电流能达到40mA以上,很容易烧毁芯片。

防御措施:

1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。

2)芯片的电源输入端加去耦电路,防止VDD端出现瞬间的高压。

3)在VDD和外电源之间加限流电阻,即使有大的电流也不让它进去。

4)当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启CMOS电路得电源,再开启输入信号和负载的电源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭CMOS电路的电源。

6,CMOS电路的使用注意事项

1)CMOS电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。所以,不用的管脚不要悬空,要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。

2)输入端接低内组的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的

电流限制在1mA之内。

3)当接长信号传输线时,在CMOS电路端接匹配电阻。

4)当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。

5)CMOS的输入电流超过1mA,就有可能烧坏CMOS。

7,TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理):

1)悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。

2)在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知,只有在输入端接的串联电阻小于910欧时,它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来,串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。CMOS门电路就不用考虑这些了。

8,TTL和CMOS电路的输出处理

TTL电路有集电极开路OC门,MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门,它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流呢?那是因为当三极管截止的时候,它的基极电流约等于0,但是并不是真正的为0,经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0,而是约0。而这个就是漏电流。开漏输出:OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流,但是不能向外输出的电流。所以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。

9,什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区别?

TTL集成电路中,输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出,没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级关,图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式输出,高电平400UA,低电平8MA.

[7]:

打开电脑的主机箱,可以在主板右侧看到一块"圆"形成扁体的电池,这块电池也称CMOS电池,保存主板信息的BIOS设置,我在网吧工作,经常碰到主机启动不了的情况,一般比较容易见效的方法是:将主机电源拔出来,意思是把电源线从电源盒拿下来,这样是完全断电状态,取下主板电脑可以看到两个金属片,成上下,也就是正\负极电路,将其对接让它短路,按着几秒钟,放电基本成功.

还有一种叫小COMS放电:同样将电源线从电源盒上拔下来,在这样的状态下按"开机"按钮,重试几下,系统也将小放电,一般也可以解决电脑无法开机的问题.

CMOS集成电路的制造过程

1.p肼CMOS工艺

p肼CMOS工艺采用轻掺杂的N型衬底制备PMOS器件。为了做出N型器件,必须先在N型衬底上做出P肼,在p肼内制造NMOS器件。

典型的P肼硅栅CMOS工艺从衬底清洗到中间测试,总共50多道工序,需要5次离子注入,连同刻钝化窗口,共10次光刻。下面结合主要工艺流程来介绍P肼硅栅CMOS集成电路中元件的形成过程。

(1)光1——光刻肼区,刻出肼区注入孔。

(2)肼区注入及推进,形成肼区。

(3)去除SiO2,长薄氧,长Si3N4

(4)光2——反刻有源区(光刻场区),反刻出P管、N管的源、漏和栅区。

(5)光3——光刻N管场区,刻去N管区上的胶,露出N管场区注入孔。N管场区注入,以提高场开启,减少闩锁效应及改善肼的接触。

(6)长场氧化层,出去Si3N4,再飘去薄的SiO2,然后长栅氧化层。

(7)光4——光刻P管区。p管区注入,调节PMOS管的开启电压,然后长多晶硅。

(8)光5——反刻多晶硅,形成多晶硅栅及多晶硅电阻。

(9)光6——光刻P+区,刻去P管及其他P+区上的胶。P+区注入,形成PMOS管的源、漏区及P+保护环。

(10)光7——光刻N+区,刻去N+区上的胶。N+区注入,形成NMOS管的源、漏区及N+保护环。

(11)长PSG

(12)光8——光刻引线孔。可在生长磷硅玻璃后先开一次孔,然后再磷硅玻璃回流及结注入推进后再开第二次孔。

(13)光9——反刻铝引线。

(14)光10——光刻压焊块。

关于CMOS放电

常常听到计算机高手或者非高手说“口令忘啦?给CMOS放电吧。”,这到底是什么意思呢?

如果你在计算机中设置了进入口令,而你又碰巧忘记了这个口令,你将无法进入计算机。不过还好,口令是存储在CMOS中的,而CMOS必须有电才能保持其中的数据。所以,我们可以通过对CMOS的放电操作使计算机“放弃”对口令的要求。具体操作如下:

打开机箱,找到主板上的电池,将其与主板的连接断开(就是取下电池或是调整跳线),此时CMOS将因断电而失去内部储存的一切信息。再将电池接通,合上机箱开机,由于CMOS已是一片空白,它将不再要求你输入密码,此时进入BIOS设置程序,选择主菜单中的“LOADBIOSDEFAULT”(装入BIOS缺省值)或“LOADSETUPDEFAULT”(装入设置程序缺省值)即可,前者以最安全的方式启动计算机,后者能使你的计算机发挥出较高的性能。

CMOS数据的恢复

文件CMOS.DAT的内容可以在DEBUG(或PCTOOLS等工具软件)中显示和编辑,也可将其再写回CMOS,这里给出自动写回数据的程序:

/把A盘CMOS.DAT文件的数据写回CMOS中/

#include"stdio.h"

main()

{charcmos[64];FILEfp;inti;

fp=fopen("A:\CMOS.DAT","rb");

fread(&cmos[0],1,64,fp);

for(i=0;i00)

破译或摧毁CMOS口令

由于各种原因,有时需要破译或者摧毁CMOS的口令,此时可以根据具体情况采取各种不同的方法。如果能启动系统,但由于忘记或不知CMOS口令而无法进入CMOS设置状态,此时可采用程序法来破译CMOS的口令,用程序摧毁CMOS密码的设置:

/摧毁CMOS密码/

#include

voidfar(p)()=MK_FP(0xffff,0x0000);

main()

{inti;

for(i=0x34;iDEBUG

―O7010

―O7101

―Q

另外,也可以把上述操作用DEBUG写成一个程序放在一个文件中,具体操作如下:

C:\>DEBUG

―A100

XXXX:0100MOVDX,70

XXXX:0103MOVAL,10

XXXX:0105OUTDX,AL

XXXX:0106MOVDX,71

XXXX:0109MOVAL,01

XXXX:010BOUTDX,AL

XXXX:010C

―RCX

CX0000

:0C

―NDELCMOS.COM

―W

Writing000Cbytes

―Q

以后,只要能用软盘启动系统,运行DELCMOS.COM就能取消CMOS的设置。

CMOS和BIOS的异同

CMOS(本意是指互补金属氧化物半导体存储器,是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料)是微机主板上的一块可读写的RAM芯片,主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。CMOSRAM芯片由系统通过一块后备电池供电,因此在关机状态后信息也不会丢失。由于CMOSRAM芯片本身只是一块存储器,只具有保存数据的功能,所以对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。早期的CMOS设置程序驻留在软盘上的(比如我最早用的AST/286,现在也有个别品牌机如康柏将CMOS设置程序驻留在硬盘上),使用很不方便。目前多数厂家将CMOS设置程序做到了BIOS芯片中,在开机时通过按下某个特定键就可进入CMOS设置程序而非常方便地对系统进行设置,因此CMOS设置又通常被叫做BIOS设置。

所谓BIOS,实际上就是微机的基本输入输出系统(BasicInput-OutputSystem),其内容集成在微机主板上的一个ROM芯片上,主要保存着有关微机系统最重要的基本输入输出程序,系统信息设置、开机上电自检程序和系统启动自举程序等。

BIOS功能主要包括以下方面:

一是BIOS中断服务程序,即微机系统中软件与硬件之间的一个可编程接口,主要用于程序软件功能与微机硬件之间实现衔接。操作系统对软盘、硬盘、光驱、键盘、显示器等外围设备的管理,都是直接建立在BIOS系统中断服务程序的基础上,操作人员也可以通过访问INT5、INT13等中断点而直接调用BIOS中断服务程序。

二是BIOS系统设置程序,前面谈到微机部件配置记录是放在一块可读写的CMOSRAM芯片中的,主要保存着系统基本情况、CPU特性、软硬盘驱动器、显示器、键盘等部件的信息。在BIOSROM芯片中装有“系统设置程序”,主要用来设置CMOSRAM中的各项参数。这个程序在开机时按下某个特定键即可进入设置状态,并提供了良好的界面供操作人员使用。事实上,这个设置CMOS参数的过程,习惯上也称为“BIOS设置”。

三是POST上电自检程序,微机按通电源后,系统首先由POST(PowerOnSelfTest,上电自检)程序来对内部各个设备进行检查。通常完整的POST自检将包括对CPU、640K基本内存、1M以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS存贮器、串并口、显示卡、软硬盘子系统及键盘进行测试,一旦在自检中发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。

第四为BIOS系统启动自举程序,系统在完成POST自检后,ROMBIOS就首先按照系统CMOS设置中保存的启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CD—ROM、网络服务器等有效地启动驱动器,读入操作系统引导记录,然后将系统控制权交给引导记录,并由引导记录来完成系统的顺利启动。

BIOS和CMOS的区别与联系

BIOS是主板上的一块EPROM或EEPROM芯片,里面装有系统的重要信息和设置系统参数的设置程序(BIOSSetup程序);CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片,里面装的是关于系统配置的具体参数,其内容可通过设置程序进行读写。CMOSRAM芯片靠后备电池供电,即使系统掉电后信息也不会丢失。BIOS与CMOS既相关又不同:BIOS中的系统设置程序是完成CMOS参数设置的手段;CMOSRAM既是BIOS设定系统参数的存放场所,又是BIOS设定系统参数的结果。

CMOS,即:ComplementaryMetalOxideSemiconductor——互补金属氧化物半导体(本意是指互补金属氧化物半导体存储嚣,是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料),是微机主板上的一块可读写的RAM芯片,主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。CMOSRAM芯片由系统通过一块后备电池供电,因此无论是在关机状态中,还是遇到系统掉电情况,CMOS信息都不会丢失。

BIOS是一组设置硬件的电脑程序,保存在主板上的一块EPROM或EEPROM芯片中,里面装有系统的重要信息和设置系统参数的设置程序——BIOSSetup程序。而CMOS即:ComplementaryMetalOxideSemiconductor——互补金属氧化物半导体,是主板上的一块可读写的RAM芯片,用来保存当前系统的硬件配置和用户对参数的设定,其内容可通过设置程序进行读写。CMOS芯片由主板上的钮扣电池供电,即使系统断电,参数也不会丢失。CMOS芯片只有保存数据的功能,而对CMOS中各项参数的修改要通过BIOS的设定程序来实现。BIOS与CMOS既相关又不同:BIOS中的系统设置程序是完成CMOS参数设置的手段;CMOSRAM既是BIOS设定系统参数的存放场所,又是BIOS设定系统参数的结果。因此,完整的说法应该是“通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置”。由于BIOS和CMOS都跟系统设置密初相关,所以在实际使用过程中造成了BIOS设置和CMOS设置的说法,其实指的都是同一回事。

参考资料CMOS设置图解??

http://www.doudouditu.cn/BLOG/post/CMOS.html

CMOS密码清除??

http://article.wxiu.com/yjwx/mb/200902/17-5132.html

BIOS与CMOS的区别以及联系??

http://liondance-dragondance.org/c4.asp?d=20210

CMOS设置优化指南??

http://article.wxiu.com/yjwx/mb/200904/09-5467.html

CMOS图像传感器原理与应用简介??

http://www.doudouditu.cn/BLOG/post/CMOS_3446.html

电脑CMOS设置具体操作方法??

http://bbs.pc377.com/thread-17608-1-1.html

电脑技术学习网的资料??

cmos放电解决电脑问题

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(本文系福来好来首藏)