CMOS反相器精课件.ppt

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1、CMOS反相器(精)复习为什么要用OC门?OC门的工作条件?OC门有何应用?三态门有哪三态?三态门有何应用?2021/8/122MOS门电路:以MOS管作为开关元件构成的门电路。MOS门电路,尤其是CMOS门电路具有制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、功耗低、价格便宜等优点,得到了十分迅速的发展。2.5CMOS门电路2021/8/1232.5.1CMOS反相器1.MOS管的开关特性MOS管有NMOS管和PMOS管两种。当NMOS管和PMOS管成对出现在电路中,且二者在工作中互补,称为CMOS管(意为互补)。MO

2、S管有增强型和耗尽型两种。在数字电路中,多采用增强型。返回2021/8/124图2-24NMOS管的电路符号及转移特性(a)电路符号(b)转移特性D接正电源截止导通导通电阻相当小(1)NMOS管的开关特性2021/8/125图2-25PMOS管的电路符号及转移特性(a)电路符号(b)转移特性D接负电源(2)PMOS管的开关特性导通导通电阻相当小截止2021/8/126图2-26CMOS反相器PMOS管负载管NMOS管驱动管开启电压

3、UTP

4、=UTN,且小于VDD。2.CMOS反相器的工作原理(1)基本电路结构20

5、21/8/127(2)工作原理图2-26CMOS反相器UIL=0V截止导通UOH≈VDD当uI=UIL=0V时,VTN截止,VTP导通,uO=UOH≈VDD2021/8/128图2-26CMOS反相器UIH=VDD截止UOL≈0V当uI=UIH=VDD,VTN导通,VTP截止,uO=UOL≈0V导通2021/8/129(3)逻辑功能实现反相器功能(非逻辑)。(4)工作特点VTP和VTN总是一管导通而另一管截止,流过VTP和VTN的静态电流极小(纳安数量级),因而CMOS反相器的静态功耗极小。这是CMOS电路最突出

6、的优点之一。2021/8/1210图2-27CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性3.电压传输特性和电流传输特性AB段:截止区iD为0BC段:转折区阈值电压UTH≈VDD/2转折区中点:电流最大CMOS反相器在使用时应尽量避免长期工作在BC段。CD段:导通区2021/8/12114.CMOS电路的优点(1)微功耗。CMOS电路静态电流很小,约为纳安数量级。(2)抗干扰能力很强。输入噪声容限可达到VDD/2。(3)电源电压范围宽。多数CMOS电路可在3~18V的电源电压范围内正常工作。(4)输入阻抗高。(5)负

7、载能力强。CMOS电路可以带50个同类门以上。(6)逻辑摆幅大。(低电平0V,高电平VDD)2021/8/12122.5.2其它类型的CMOS门电路负载管串联(串联开关)1.CMOS或非门驱动管并联(并联开关)图2-28CMOS或非门A、B有高电平,则驱动管导通、负载管截止,输出为低电平。10截止导通返回2021/8/1213该电路具有或非逻辑功能,即Y=A+B当输入全为低电平,两个驱动管均截止,两个负载管均导通,输出为高电平。00截止导通12021/8/1214图2-29CMOS与非门该电路具有与非逻辑功能,即

8、Y=AB2.CMOS与非门负载管并联(并联开关)驱动管串联(串联开关)2021/8/1215(1)电路结构C和C是一对互补的控制信号。由于VTP和VTN在结构上对称,所以图中的输入和输出端可以互换,又称双向开关。3.CMOS传输门图2-30CMOS传输门(a)电路(b)逻辑符号2021/8/1216若C=1(接VDD)、C=0(接地),当0<uI<(VDD-

9、UT

10、)时,VTN导通;当

11、UT

12、<uI<VDD时,VTP导通;uI在0~VDD之间变化时,VTP和VTN至少有一管导通,使传输门TG导通。(2)工作原理(

13、了解)若C=0(接地)、C=1(接VDD),uI在0~VDD之间变化时,VTP和VTN均截止,即传输门TG截止。2021/8/1217(3)应用举例图2-31CMOS模拟开关①CMOS模拟开关:实现单刀双掷开关的功能。C=0时,TG1导通、TG2截止,uO=uI1;C=1时,TG1截止、TG2导通,uO=uI2。2021/8/1218图2-32CMOS三态门(a)电路(b)逻辑符号当EN=0时,TG导通,F=A;当EN=1时,TG截止,F为高阻输出。②CMOS三态门2021/8/12192.6.1CMOS门电路的

14、使用知识1.输入电路的静电保护CMOS电路的输入端设置了保护电路,给使用者带来很大方便。但是,这种保护还是有限的。由于CMOS电路的输入阻抗高,极易产生感应较高的静电电压,从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层,造成器件的永久损坏。为避免静电损坏,应注意以下几点:2.6CMOS门电路和TTL门电路的使用知识及相互连接返回2021/8/1220(1)所有与CMOS电路直接接触的工

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