cmos逻辑电路及时序电路分析

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1、CMOS逻辑电路CMOS管与MOS管CMOS是互补型MOS管，以PMOS管作为驱动管，以NMOS管作为负载管。它用互补对称的pMOS和nMOS对来实现一个逻辑电路中的“与”、“或”、“非”等功能，其主要特点是低功耗、强抗干扰能力、集成密度高MOS管mos管是金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。MOS管的source和drain是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情

2、况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。MOS管MOS集成电路制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单，集成度高、抗干扰能力强，特别适合于大规模集成电路。MOS集成电路包括:NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路。PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同，只是电源极性相反而已。MOS管工作原理MOS管主要参数1.开启电压VT开启电压（又称阈值电压

3、）：使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；•标准的N沟道MOS管，VT约为3～6V；•通过工艺上的改进，可以使MOS管的VT值降到2～3V。MOS管主要参数2.直流输入电阻RGS•即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比•这一特性有时以流过栅极的栅流表示•MOS管的RGS可以很容易地超过1010ΩMOS管主要参数3.漏源击穿电压BVDS在VGS=0（增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDSID剧增的原因有下列两个方面：（1）漏极附近耗尽层的

4、雪崩击穿（2）漏源极间的穿通击穿有些MOS管中，其沟道长度较短，不断增加VDS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通，穿通后源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产生大的ID。MOS管主要参数4.栅源击穿电压BVGS在增加栅源电压过程中，使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS，称为栅源击穿电压BVGS。MOS管主要参数5.低频跨导gm在VDS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导gm反映了栅源电压对漏极电流的控

5、制能力,是表征MOS管放大能力的一个重要参数,一般在十分之几至几mA/V的范围内。MOS管主要参数6.导通电阻RON导通电阻RON说明了VDS对ID的影响，是漏极特性某一点切线的斜率的倒数在饱和区，ID几乎不随VDS改变，RON的数值很大，一般在几十千欧到几百千欧之间由于在数字电路中，MOS管导通时经常工作在VDS=0的状态下，所以这时的导通电阻RON可用原点的RON来近似对一般的MOS管而言，RON的数值在几百欧以内。MOS管主要参数7.极间电容三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容CGS、栅漏

6、电容CGD和漏源电容CDSCGS和CGD约为1～3pFCDS约在0.1～1pF之间。MOS管主要参数8.低频噪声系数NF噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时，在输出端也出现不规则的电压或电流变化噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示，它的单位为分贝（dB）这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小MOS管CMOS逻辑电路CMOS逻辑电路CMOS是单词的首

7、字母缩写，代表互补的金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，它指的是一种特殊类型的电子集成电路(IC)。集成电路是一块微小的硅片，它包含有几百万个电子元件。术语IC隐含的含义是将多个单独的集成电路集成到一个电路中，产生一个十分紧凑的器件。在通常的术语中，集成电路通常称为芯片，而为计算机应用设计的IC称为计算机芯片。CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后，所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS电

8、路的性能有可能超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件。CMOS电路的工作速度可与TTL相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。此外，几乎所有的超大规模存储器件，以及PLD器件都采用CMOS艺制造，且费用较低。　　早期生产的CMOS门电路为4000系列，随后发展为4000B系列。当前与TTL兼容的CMO器件如74HCT系列等可与TTL器件交换使用。在CMOS工艺制成的逻辑器件或单片机中，N型管与P型管往往是成对出现的。同时出现的这两个CMOS管，任何时候，只要一只导通，另一只则不