CMOS逻辑门电路

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1、实用标准文档CMOS逻辑门电路　　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。下面首先讨论CMOS反相器，然后介绍其他CMO逻辑门电路。MO

2、S管结构图MOS管主要参数：1.开启电压VT　　·开启电压（又称阈值电压）：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。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1010Ω。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BVDS　　·ID剧增的原因有下列两个方面：　　（1）漏极附近耗尽

3、层的雪崩击穿　　（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ID4.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。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文案大全实用标准文档　　·gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力　　·是表征MOS管放大能力的一个重要参数　　·

4、一般在十分之几至几mA/V的范围内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 、栅漏电容CGD和漏源电容CDS　　·CGS和CGD约为1～3pF　　·CDS约在0.1～1pF之间8.低频噪声系数NF　　·噪声

5、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一、CMOS反相器　　由本书模拟部分已知，MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。　　下图表示CMOS反相器电路，由两只增强

6、型MOSFET组成，其中一个为N沟道结构，另一个为P沟道结构。为了电路能正常工作，要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和，即VDD＞(VTN＋

7、VTP

8、)。1.工作原理文案大全实用标准文档　　首先考虑两种极限情况：当vI处于逻辑0时，相应的电压近似为0V；而当vI处于逻辑1时，相应的电压近似为VDD。假设在两种情况下N沟道管TN为工作管P沟道管TP为负载管。但是，由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，相反的情况亦将导致相同的结果。　　下图分析了当vI=VDD时的工作情况。在TN的输出特性iD—vDS（vGSN＝VDD）(注意vDSN=vO)上，叠加一

9、条负载线，它是负载管TP在vSGP=0V时的输出特性iD－vSD。由于vSGP＜VT（VTN=

10、VTP

11、=VT），负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。两条曲线的交点即工作点。显然，这时的输出电压vOL≈0V（典型值＜10mV，而通过两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦量级）　　下图分析了另一种极限情况，此时对应于vI＝0V。此时工作管TN在vGSN＝0的情况下运用，其输出特性iD－vDS几乎与横轴重合，负载曲线是负载管TP在vsGP＝VDD时的输出特性iD－vDS。由图可知，工作点决定了VO＝VOH≈VDD；通过两器件的电