《CMOS门电路》PPT课件

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1、§2.6CMOS门电路一、CMOS反相器的工作原理G1S1G2S2P沟道增强型N沟道增强型vI=VIL=0时，T1通T2止vO=VOH≈VDDvI=VIH=VDD时，T1止T2通vO=VOL≈0一、CMOS反相器的工作原理T1、T2状态互补，故称为互补对称式金属－氧化物－半导体电路（CMOS电路）静态时iD=VDD/(RON+ROFF)很小，故功耗极小。一、CMOS反相器的工作原理电压传输特性BC段：vI>VGS(th)NT2通vI

2、VGS(th)P

3、T1通阈值电压VTH≈VDD/2无线性区，接近理想开关特

4、性。一、CMOS反相器的工作原理电流传输特性iD=f(vI)AB段：T1止，T2通CD段：T1通，T2止BC段：T1、T2同时通一、CMOS反相器的工作原理输入端噪声容限同一VDD下，VNH=VNLVNH、VNL随VDD增大而增大二、CMOS反相器的静态输入输出特性输入保护电路若VDF=0.7V，则vI>VDD+0.7V时，vG=VDD+0.7VvI<-0.7V时，vG=-0.7V。使vC1、vC2均不超过VDD+0.7V。分布式二极管二、CMOS反相器的静态输入输出特性输入特性输入端的绝缘层使电路输入阻抗极高，若有

5、静电感应则会在悬空端产生不定电位，故CMOS门电路输入端不允许悬空。D1通D2通二、CMOS反相器的静态输入输出特性低电平输出特性IOL：低电平时向内灌入的电流。随VDD升高，IOL允许值上升。二、CMOS反相器的静态输入输出特性高电平输出特性IOH：高电平时向外拉的电流。随VDD升高，IOH允许值上升。三、CMOS反相器的动态特性传输延迟时间三、CMOS反相器的动态特性交流噪声容限噪声持续时间越短，噪声容限越大。三、CMOS反相器的动态特性动态功耗－瞬时导通功耗PTPT=VDDITAVT1、T2同时通三、CMOS反

6、相器的动态特性动态功耗－负载电容充放电功率PC四、其它类型的CMOS门电路其它逻辑功能的CMOS门电路与非门、或非门、与门、或门、与或非门等带缓冲级的CMOS门电路漏极开路的门电路（OD门）CMOS传输门和双向模拟开关三态输出的CMOS门电路四、其它类型的CMOS门电路CMOS与非门A=1、B=0时，T3通、T4止。Y=1。A=0、B=1时，T1通、T2止。Y=1。A=B=1时，T1、T3止，T2、T4通。Y=0。A=B=0时，T1、T3通，T2、T4通。Y=1。返回四、其它类型的CMOS门电路CMOS或非门返回四、

7、其它类型的CMOS门电路CMOS门电路存在的问题：①输出电阻RO随输入状态不同而不同②输出高、低电平受输入端数目影响。带缓冲级的CMOS门电路可解决以上问题。返回四、其它类型的CMOS门电路带缓冲级的CMOS与非门电路返回缓冲器四、其它类型的CMOS门电路漏极开路的门电路（OD门）用途：电平转换输出缓冲/驱动器实现线与逻辑符号和OC门相同返回四、其它类型的CMOS门电路CMOS传输门①C=1、=0时，TG接通；C=0、=1时，TG关闭，输入、输出阻断。②当C的高低电平为VDD和0时，TG可传输0~VDD的信号③vO和

8、vI可以互换。N沟道增强型P沟道增强型四、其它类型的CMOS门电路CMOS传输门和CMOS反相器构成的双向模拟开关C=0，开关关闭；C=1时，开关接通。一种常用的典型电路。SW：Switch返回四、其它类型的CMOS门电路CMOS模拟开关接负载希望vI变化时，RTG(KTG)不变。四、其它类型的CMOS门电路三态输出的CMOS门电路(1)=1时，Y输出高阻态。=0时，四、其它类型的CMOS门电路三态输出的CMOS门电路(2)三态输出的CMOS门电路(3)四、其它类型的CMOS门电路CMOS门电路输入特性习题（P123

9、（四））CMOS门电路输入端接电阻时，相当于接低电平。输入特性TTL、CMOS门电路输出特性习题例2.3试判断图中的电路能否按各图所要求的逻辑关系正常工作？若不能，请作相应的改动。若电路解法有错，改电路；若电路正确但给定的逻辑关系不正确，则写出正确的逻辑表达式。已知TTL门的IOH/IOL=0.4mA/10mA，VOH/VOL=3.6V/0.3V，CMOS门的VDD=5V，VOH/VOL=5V/0V，IOH/IOL=0.51mA/0.51mA。分析：(1)对一般TTL、CMOS门电路的输出端来说，不能直接相连实现逻辑

10、与的关系（线与），同时输出端也不能直接接地或接电源。带负载时输出高电平的拉电流和输出低电平的灌电流均受到一定限制。(2)对于TTLOC电路和CMOSOD电路来说，则可将输出端并接在一起实现线与，但必须外接电阻和电源。(3)TS门电路也可将输出端并联在一起，通过使能端的状态来选择其中的某个门工作。但并不是逻辑与的关系，而是通过对使能端的控制，将不