CMOS器件的输入信号上升时间为什么不能太长？
cmos器件的输入信号上升时间或下降时间统称为输入转换时间，输入转换时间过长也称为慢cmos输入。如果输入信号上升时间过长，超过器件手册允许的最大输入转换时间，则有可能在器件内部引起大的电流浪涌，造成器件损坏或引起器件输出电平翻转（输入原本为0，输出为1；或者相反情况）。
1.慢cmos输入或浮空cmos输入的特征
cmos和bicmos系列器件都有一个cmos输入结构。该结构是一个反相器（包括连接vcc的一个p沟道晶体管和连接gnd的一个n沟道晶体管），如图1所示。
备注：图1中的abt器件采用bicmos技术，q1是双极晶体管，qp和qn是cmos管子，abt器件的输入为cmos反相器（又叫倒相器、非门（not gate，非电路）和逻辑否定电路）；关于cmos反相器，参见文档《cmos功耗和cpd计算》。
当输入为低电平，p沟道晶体管导通，n沟道晶体管截止，电流从vcc流出，节点被拉高；当输入为高电平，p沟道晶体管截止，n沟道晶体管导通，电流流入gnd，节点被拉低。在两种情况下，没有电流从vcc流到gnd。然而，当从一个状态转换到另一个状态时，输入穿过阈值区域，使得n沟道晶体管和p沟道晶体管同时导通，在vcc与gnd之间形成电流路径。该电流浪涌可能是破坏性的，它取决于输入在阈值区域（0.8~2v）的时间长度。每个输入的供电电流（icc）能够升到几ma，icc在输入（vi）约为1.5v时最大，见图2。
备注：当输入穿过阈值区域，在vcc与gnd之间的电流路径也叫直通电流，直通电流会造成器件的瞬态功耗，详情参见文档《cmos功耗和cpd计算》。从图2中看出，当输入电压在阈值区域内（0.8~2v）时，供电电流存在浪涌。
当开关状态在数据手册指定的输入转换时间限值内时，电流浪涌不是问题。对于具体器件，在数据手册的推荐工作条件表中指定输入转换时间限值，例子如图3所示。
2.慢输入沿率
随着速度增加，逻辑器件已经对慢输入沿率更敏感。慢输入沿率与噪声（当输出开关时，在电源上产生）一起能够引起大量输出错误或振荡。如果没有用到的输入管脚悬空或者未保持在一个有效的逻辑电平值，类似现象也能够发生。
这些功能问题是由在器件电源系统引起的电压瞬态造成的，在开关过程中，当输出负载电流（io）流过寄生引线电感时产生电压瞬态，见图4。
因为器件的内部电源节点用作整个集成电路的电压参考，感应电压尖峰vgnd影响出现在内部门结构的信号方式【指vi′=vi-vgnd】。例如，当器件地节点的电压升高时，输入信号vi′看起来在幅度上减小。如果发生阈值违背(指输入信号原本为高电平，由于vi′小于器件输入端高电平的阈值vih，造成输出错判为低电平；反之亦成立)，这种不期望现象随后能够错误地改变输出。
对于一个慢的输入上升沿，如果在gnd的电压变化足够大【vgnd】，器件的相对输入信号vi′看起来被驱动返回穿过输入阈值区（0.8~2v），输出开始从相反方向开关(指0变成1，1变成0)。如果最坏情况（所有输出同时开关，造成瞬态负载电流较大）频繁发生(参见图2和图3)，慢输入沿被重复地驱动返回穿过阈值区，引起输出振荡。因此，不应该违背器件的最大输入转换时间，也就不会造成对电路或外部封装的损坏。
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备注：当输入穿过阈值区域，在vcc与gnd之间的电流路径也叫直通电流，直通电流会造成器件的瞬态功耗，详情参见文档《cmos功耗和cpd计算》。从图2中看出，当输入电压在阈值区域内（0.8~2v）时，供电电流存在浪涌。
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