《CMOS逻辑门电路》PPT课件

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1、2.6CMOS逻辑门电路2.6.1CMOS反相器2.6.2CMOS门电路2.6.3BiCMOS门电路2.6.4CMOS传输门2.6.5CMOS逻辑门电路的技术参数2.6.0复习MOS管的有关知识12.6.0复习MOS管的有关知识大规模集成芯片集成度高，所以要求体积小，而TTL系列不可能做得很小，但MOS管的结构和制造工艺对高密度制作较之TTL相对容易，下面我们介绍MOS器件。与双极性电路比较，MOS管的优点是功耗低，可达0.01mw，缺点是开关速度稍低。在大规模的集成电路中，主要采用的CMOS电路。2

2、2.6.0复习MOS管的有关知识1.N沟道MOS管的结构P型衬底沟道区域绝缘层金属铝3VGS=0时，则D、S之间相当于两个PN结背向的串联，D、S之间不通，iD＝0。2.6.0复习MOS管的有关知识2.工作原理反型层（导电沟道）当G、S间加上正电压，且VGS>VT时，栅极与衬底之间形成电场，吸引衬底中的电子到栅极下面的衬底表面，形成一个N型的反型层－－构成D、S之间的导电沟道。VT被称为MOS管的开启电压。由于VGS＝0时，无导电沟道，在增强VGS电压后形成导电沟道，所以称这类MOS管为增强型MOS管

3、。P型衬底42.6.0复习MOS管的有关知识2.工作原理反型层（导电沟道）P型衬底N沟道增强型MOS管具有以下特点：当VGS>VT时，管子导通，导通电阻很小，相当于开关闭合。当VGS

4、VGS

5、<

6、VT

7、时，管子截止，相当于开关断开；当

8、VGS

9、>

10、VT

11、时，管子导通，导通电阻很小，相当于开关闭合。52.6.1CMOS反相器1.CMOS反相器的工作原理2.CMOS反相器的特点3.CMOS反相器的传输特性4.CMOS反相器的工作速度6

12、1.CMOS反相器的工作原理VDDTPTNvOvI7VDDTPTNvOvI当vI=0V时VDD1.CMOS反相器的工作原理VGSN=0＜VTNTN管截止；

13、VGSP

14、=VDD＞VTP电路中电流近似为零（忽略TN的截止漏电流）,VDD主要降落在TN上，输出为高电平VOHTP管导通。≈VDD8VDDTPTNvOvI当vI=VOH=VDD时1.CMOS反相器的工作原理VGSN=VDD>VTNTN管导通；

15、VGSP

16、=0

17、的特点VDDTP+vSGPvOvI+––TNiD因而CMOS反相器的静态功耗极小（微瓦数量级）。T1和T2只有一个是工作的，103.CMOS反相器的工作速度在电容负载情况下，它的开通时间与关闭时间是相等的，这是因为电路具有互补对称的性质。平均延迟时间：10ns小小112.6.2CMOS门电路1、与非门二输入“与非”门电路结构如图每个输入端与一个NMOS管和一个PMOS管的栅极相连当A和B为高电平时:1两个并联的PMOS管T3、T4两个串联的NMOST1、T2通通止止0101通止通1止当A和B有一个或一

18、个以上为低电平时:电路输出高电平输出低电平电路实现“与非”逻辑功能122.或非门电路TP2BATN2TN1VDDL1当A、B全为低电平时2.6.2CMOS门电路00输出为高电平时132.或非门电路当输入端A、B都为高电平时，当A、B全为低电平时，2.6.2CMOS门电路当A、B中有一个为高电平时TP2BATN2TN1VDDL011输出为高电平时输出为低电平时输出必为低电平时143.异或门电路VDDBAL=AÅBX由或非门和与或非门组成同或门？152.4.4CMOS传输门1.CMOS传输门电路(TG)

19、是一种传输信号的可控开关，截止电阻>107Ω，导通电阻<几百Ω，所以是一个理想的开关。结构对称，其漏极和源极可互换，它们的开启电压

20、VT

21、=2V。它广泛地用于采样保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。由互补的信号电压来控制，分别用C和C表示。162、CMOS传输门电路的工作原理设TP和TN的开启电压

22、VT

23、=2V，且输入模拟信号的变化范围为－5V到+5V。CTPvO/vIvI/vO+5V–5VTNC当c端接低电压5V时5V+5V5V~+5V开关断开CTPvO/vIvI/vO+5V–5VTN

24、C当c端接高电压+5V+5V5VI＜3VI>+3V－3V~+3V一管导通程度愈深，另一管导通愈浅，导通电阻近似为一常数。173.CMOS逻辑门电路的技术参数系列参数基本的CMOS(4000/4000B系列)高速CMOS(74HC系列)与TTL兼容的高速MOS(74HCT系列)与TTL兼容的高速BiCMOS(74BCT)系列tpd/ns(CL=15pF)7510132.9PD/mw0.0021.551.0020.0003~7.5DP/pJ0.151