第二章门电路

1、第二章 门 电 路第二章 门电路2.1 概述2.2 半导体二极管门电路2.3 CMOS门电路2.4 TTL门电路2.1 概述v用来实现基本逻辑关系的电路通称为门电路v正逻辑和负逻辑v获得高、低电平的基本方法 二极管晶体管 双极型三极管（BJT） 三极管 JFET 单极型三极管（FET） 增强型 MOSFET 耗尽型返回返回2.2 半导体二极管门电路2.2.1半导体二极管的开关特性一、结构和符号二、伏安特性三、开关电路2.2.2 二极管与门2.2.3 二极管或门返回返回二极管的结构和符号制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为，常

2、称为“九个九个9”。本征半导体本征半导体化学成分纯净的半导体晶体。化学成分纯净的半导体晶体。 P型半导体：型半导体：在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。空穴空穴硼原子硼原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子多数载流子 空穴空穴少数载流子少数载流子自由电子自由电子P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子 空穴空穴+N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对

3、N型半导体：型半导体：在本征半导体中掺入五价杂质元素，如磷、砷等。在本征半导体中掺入五价杂质元素，如磷、砷等。PN结-+ + + +-N区P区-+ + + +-N区P区平衡状态下的平衡状态下的PN结结耗尽层耗尽层内电场内电场PN结的导电特性-+ + + +-N区P区R+ +-N区P区+-+-R+电流电流 I 根据理论推导，根据理论推导，PNPN结的伏安特性曲线如图结的伏安特性曲线如图正偏正偏IF（多（多数载流数载流子扩散）子扩散）IR（少数载流子漂移）（少数载流子漂移）反偏反偏反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压反向击穿反向击穿热击穿热击穿烧坏烧坏PN结结电击穿电击穿可逆可逆PN结

4、的伏安特性PN结的单向导电性二极管的伏安特性 二极管伏安特性的几种近似二极管开关电路二极管开关特性LFLDFFRVRVVILRRRVI ts称称为存储时间，为存储时间，tt称为渡越时间，称为渡越时间，trets十十tt称为称为反向恢复时间反向恢复时间。+DLRivi(a)二极管开关特性产生反相恢复过程的原因电荷存储效应二极管与门ABY000.7030.7300.7333.7ABY000010100111二极管或门ABY000032.3302.3332.3ABY000011101111二极管与门和或门电路的缺点：二极管与门和或门电路的缺点：（1 1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值）

5、在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值的情况。的情况。（2 2）负载能力差）负载能力差0V5V+V+VL5VDDDD3k（+5V）RCC211CCR2（+5V）0.7V1.4V3k2.3 最简单的门电路 2.3.1 二极管与门2.3.2 二极管或门2.3.3 三极管非门返回返回解决办法：解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。解决办法：解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。LBA+VD123D1kTP（+5V）1R2Rc3kCCRbDD5R14.7

6、k4DTL与非门电路工作原理：工作原理： （1）当）当A、B、C全接为高电平全接为高电平5V时，二极管时，二极管D1D3都截止，而都截止，而D4、D5和和T导通，且导通，且T为为饱和饱和导通导通， VL=0.3V=0.3V，即输出低电平。，即输出低电平。（2）A、B、C中只要有一个为低电平中只要有一个为低电平0.3V时，则时，则VP1V，从而使，从而使D4、D5和和T都截止，都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。，即输出高电平。所以该电路满足与非逻辑关系，即：所以该电路满足与非逻辑关系，即：+VLABC123DDDDD4（+5V）PR3152CC3kR4.7kR1kTc1CBALDTL门到

7、TTL门的演进C+VBA（+5V）NNNNPPPPCCRb1+V13b1（+5V）T1CRBACCTTL与非门电路2.4 TTL门电路2.4.1 双极型三级管的开关特性2.4.2 TTL反相器的电路结构和工作原理2.4.3 TTL反相器的静态特性2.4.4 TTL反相器的动态特性2.4.5 其它类型的TTL门电路2.4.6 TTL电路的改进系列返回返回2.4.1 双极型三级管的开关特性一、双极型三级管的结构和符号二、双极型三级管的输入特性和输出特性三、双极型三级管的基本开关电路四、双极型三级管的开关等效电路五、双极型三级管的动态开关特性六、三级管非门双极型三极管的结构和符号双极型三极管的结构和

8、符号NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI发射结正偏，发射区发射结正偏，发射区的电子向基区移动形成的电子向基区移动形成电流，其中小部分与空电流，其中小部分与空穴复合，形成电流穴复合，形成电流IBN 因为集电结反偏，收因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的集扩散到集电区边缘的电子，形成电流电子，形成电流ICN另外，集电结区的少另外，集电结区的少数载流子形成漂移电流数载流子形成漂移电流ICBOBJT放大的工作原理两种载流子参与导电两种载流子参与导电双极型晶体管双极型晶体管双极型三极管的特性曲线双极型三极管的基本开关电路双极型三极管的基本开关电路截止时，发射结和集电结

9、都反偏三极管的三种工作状态三极管的三种工作状态（1 1）截止状态：当）截止状态：当V VI I小于三极管发射结死区电压时，小于三极管发射结死区电压时，I IB BI ICBOCBO00，I IC CI ICEOCEO00，V VCECEV VCCCC，三极管工作在截止区，对应图中的，三极管工作在截止区，对应图中的A A点。点。三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压。三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压。+V+T123cbeRRbCCVIiBiCCiCIB1IB2B3IB4IB5IB=0=IBSABCDEvCEVCCVCC/RCICS0.7VI此时，若调节此时，

10、若调节R Rb b，则，则I IB B，I IC C，V VCECE，工作点沿着负载线由，工作点沿着负载线由A A点点B B点点C C点点D D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，其特点为点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，其特点为I IC CIIB B。三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏 。（2 2）放大状态：当）放大状态：当V VI I为正值且大于死区电压时，三极管导通。有为正值且大于死区电压时，三极管导通。有 bIbBEIBRVRVVI +V+T123cbeRRbCCVIiBiCCiCIB1IB2B3IB4

11、IB5IB=0=IBSABCDEvCEVCCVCC/RCICS0.7VI三极管的三种工作状态三极管的三种工作状态 （3 3）饱和状态：保持）饱和状态：保持V VI I不变，继续减小不变，继续减小R Rb b，当，当V VCECE 0.7V0.7V时，集电时，集电结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（结变为零偏，称为临界饱和状态，对应图（b b）中的）中的E E点。此时的点。此时的集电极电流称为集电极饱和电流，用集电极电流称为集电极饱和电流，用I ICSCS表示，基极电流称为基极表示，基极电流称为基极临界饱和电流，用临界饱和电流，用I IBSBS表示，有表示，有: :CCCC0.7V-RVRVI

12、CCCSCCCCSBSRVII三极管的三种工作状态三极管的三种工作状态若再减小若再减小R Rb b，I IB B会继续增加，但会继续增加，但I IC C已接近于最大值已接近于最大值V VCCCC/ /R RC C，不会再增加，不会再增加，三极管进入饱和状态。饱和时的三极管进入饱和状态。饱和时的V VCECE电压称为饱和压降电压称为饱和压降V VCESCES，其典型值，其典型值为：为：V VCESCES0.3V0.3V。三极管工作在饱和状态的电流条件为：三极管工作在饱和状态的电流条件为：I IB B I IBS BS 电压条件为：集电结和发射结均正偏。电压条件为：集电结和发射结均正偏。三极管的三

13、种工作状态三极管的三种工作状态NPN饱和时各极电压IBS=VCC/RC , ICS=VCC/RCvCE=VCC-iCRC=VCES0.20.3VvBE=0.7VvBC=vBE-vCE =0.4V集电结和发射结均正向偏置+VCC4K+0.7VRc+0.3VIBIC-0.4V +NPN型BJT工作状态的特点双极型三极管的开关等效电路解：解： 根据饱和条件根据饱和条件IBIBS解题。解题。例例 电路及参数如图电路及参数如图1.4.6所示，设输入电压所示，设输入电压VI=3V，三极管的，三极管的VBE=0.7V。（1 1）若）若6060，试判断，试判断三极管三极管是否饱和，并求出是否饱和，并求出IC和

14、和VO的值的值。（2）将）将RC改为改为6.8kW W，重复以上计算。，重复以上计算。+V+-T123RRbCCIVC（+12V）OV10k100k图1.4.6 例1.4.1电路)mA0.023(1000.7-3BI)mA0.020(106012CCCBSRVIIBIBS 三极管饱和。 )mA1.2(1012CCCCSCRVIIV3 . 0CESOVVIB不变，仍为0.023mA )mA0.029(6.86012CCCBSRVIIBIBS 三极管处在放大状态。 )mA1.4(0.02360BIIC)V2.48(6.81.4-12-CCCCCEORIVVV（3）将）将RC改为改为6.8kW W，

15、再将，再将Rb改为改为60kW W，重复以上计算。，重复以上计算。由上例可见，由上例可见，Rb 、RC 、等参数都能决等参数都能决定三极管是否饱和。定三极管是否饱和。该电路的饱和条件可写为：该电路的饱和条件可写为：即即在在VI一定（要保证发射结正偏）和一定（要保证发射结正偏）和VCC一定的条件下，一定的条件下，Rb越小，越小，越大，越大，RC越大，三极管越容易饱和。越大，三极管越容易饱和。在数字电路中总是合理在数字电路中总是合理地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。地选择这几个参数，使三极管在导通时为饱和导通。+V+-T123RRbCCIVC（+12V）OV10k100k图1.4.6

16、例1.4.1电路)mA0.038(600.7-3BI IBS0.029 mAIBIBS 三极管饱和。 )mA1.76(6.812CCCCSRVIICV3 . 0CESOVVbIRVCCCRV BJT的开关时间延迟时间td势垒区变窄，发射区电子注入基区并大部分被集电极收集上升时间tric增大到0.9ICS存储时间ts存储电荷从基区和集电区抽出下降时间tf对应于0.9ICS的存储电荷消散需要的时间可通过改进BJT内部构造和外电路方法来提高BJT的开关速度 BJT的开关时间（1 1）延迟时间）延迟时间t td d从输入信从输入信号号v vi i正跳变的瞬间开始，到正跳变的瞬间开始，到集电极电流集电极

17、电流i iC C上升到上升到0.10.1I ICSCS所所需的时间需的时间 （2 2）上升时间）上升时间t tr r集电极电集电极电流从流从0.10.1I ICSCS上升到上升到0.90.9I ICSCS所需所需的时间。的时间。（3 3）存储时间）存储时间t ts s从输入信从输入信号号v vi i下跳变的瞬间开始，到下跳变的瞬间开始，到集电极电流集电极电流i iC C下降到下降到0.90.9I ICSCS所所需的时间。需的时间。（4 4）下降时间）下降时间t tf f集电极电集电极电流从流从0.90.9I ICSCS下降到下降到0.10.1I ICSCS所需所需的时间。的时间。 带负载电容的

18、BJT反相器三极管非门计算输出电平。计算输出电平。为为输入的高、低电平分别输入的高、低电平分别，饱和压降，饱和压降三极管的电流放大系数三极管的电流放大系数若若,0,5,1 . 020,10,3 . 3,1,8,5)(21VVVVVVKRKRKRVVVVILIHsatCECEECC W W W W W W 2.4.2 TTL反相器的电路结构和工作原理一、电路结构二、电压传输特性三、输入端噪声容限TTL反相器的典型电路NPNNNP(1) 输入级(2) 中间级反相器T2实现非逻辑反相输出同相输出向后级提供反相与同相输出。输入高电 压时饱和输入低电压时截止(3) 输出级（推拉式输出）低输入高输入饱和截

19、止低输入高输入截止导通T3为射极跟随器Totem Pole 图腾柱TTL反相器的工作原理饱和0.3V截止截止导通导通1.0V5V4.3V3.6VTTL反相器的工作原理2.1V1.4V0.7V1.0V倒置状态3.6V饱和饱和截止截止0.3V采用输入级以提高工作速度输入由3.6V0.3VVB1=0.3V+0.7V=1.0VT2、T4的储存电荷来不及消散，仍是饱和状态VC1=0.7V+0.7V=1.4VT1集电结反向偏置，T1工作在放大区T2的基极电流为T1的倍，即iB1,使T2迅速脱离饱和进入截止状态T3迅速导通，T4负载小，集电极电流加大，存储电荷迅速消散，进入截止状态采用推拉式输出级以提高开关

20、速度和带负载能力驱动能力：l 输出低电平T4饱和，T3、D截止低输出阻抗：饱和电阻大电流输出：IC4l 输出高电平T4截止，D导通T3射级跟随器采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力开关速度（电容负载时）l 输出低高 Ib2迅速增大，T2先脱离饱和并截止VC2VE4，T4和D导通，IB4迅速增大，T4饱和，迅速对负载电容充电l 输出高低T4深度饱和，呈现低阻，CL快速放电输出波形具有快速的前后沿输出波形具有快速的前后沿TTL反相器的电压传输特性输出高电平输出高电平V VOHOH输出低电平输出低电平V VOLOL开门电平开门电平V Vonon关门电平关门电平V Voffoff阈值电平阈值电平

21、V VththTTL反相器的输入端噪声容限TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入高低电平也有一个范围，在保证输出高、低同样，它的输入高低电平也有一个范围，在保证输出高、低电平基本不变的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入电平基本不变的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入端噪声容限。端噪声容限。高电平噪声容限高电平噪声容限 VNHVOH（min）- - VIH（min）低电平噪声容限低电平噪声容限 VNL VIL（max）- -VOL（max）2.4.3 TTL反相器的静态特性一、输入特性二、输出特性1.高电平输出特性

22、2.低电平输出特性三、输入端负载特性TTL反相器的输入特性输入低电平电流输入低电平电流I IILIL输入短路电流输入短路电流I IISIS输入高电平电流输入高电平电流I IIHIHTTL反相器的高电平输出特性TTL反相器的低电平输出特性TTL反相器的输出特性例：要求 的输出计算门 最多可以驱动多少个同样的门电路负载。1G,2 . 0,2 . 3VVVVOLOH 1GTTL反相器的输入端负载特性TTL反相器的输入端负载特性例：要求计算 的最大允许值。,;(max)I21(min)I21ILOLOIHOHOVvVvVvVv 时时，时时，PR2.4.4 TTL反相器的动态特性一、传输延迟时间二、交流

23、噪声容限三、电源的动态尖峰电流TTL反相器的传输延迟时间TTL反相器的交流噪声容限TTL反相器的电源动态尖峰电流TTL反相器的电源动态尖峰电流TTL反相器的电源动态尖峰电流2.4.5 其它类型的TTL门电路一、其它逻辑功能的门电路1. 与非门2. 或非门3. 与或非门4. 异或门二、集电极开路的门电路三、三态输出门电路TTL与非门电路TTL与非门电路TTL或非门电路L+V12313123D12312313R3T1AT2AT1BT2BABTT34CCRRRR1B241ATTL或非门电路TTL与或非门TTL异或门线与在工程实践中，有时需要将几个门的在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以

24、实现与逻辑，称输出端并联使用，以实现与逻辑，称为为线与线与。线与顾名思义，就是通过线与顾名思义，就是通过直接连线直接连线的的方式实现方式实现与与的关系。的关系。普通的普通的TTL门电路不能进行线与。门电路不能进行线与。OC与非门电路OC门的应用-线与OC门外接负载电阻的计算方法ILOLOLCCLImIVVR(max)(min) 输出低电平输出低电平OC门外接负载电阻的计算方法n输出高电平输出高电平IHOHOHCCLmInIVVR(max)OC门外接负载电阻的计算方法TS门什么叫三态门：一个电路的输出不仅有高电平和低电平，而且还有个高阻状态与外界隔离开。所谓高阻态是指此时的电路看起来像个阻值很高

25、的电阻，既不输出电流也不流入电流，对外界产生的影响很小。OC门，就是一种三态门，当它输出为高时，就是高阻态。但是OC门必须有上拉电阻存在，而且上拉电阻不能太小，否则负载能力太差，这样就限制了OC门的开关速度TS门TS门2.4.6 TTL电路的改进系列一、74H系列二、74S系列三、74LS系列四、74AS和74ALS系列五、54系列74H系列(高速TTL)为提高开关速度和减少传输延为提高开关速度和减少传输延时，有两项改进：时，有两项改进：输出级采用了达林顿管（降输出级采用了达林顿管（降低了输出电阻，提高了拉电流低了输出电阻，提高了拉电流的负载能力，尤其是加速了对的负载能力，尤其是加速了对负载电

26、容的充电速度。）负载电容的充电速度。）将所有电阻阻值降低了一半将所有电阻阻值降低了一半（缩短了上升和下降时间，加（缩短了上升和下降时间，加速了三极管的开关速度。）速了三极管的开关速度。）优点：速度较快优点：速度较快(6ns) ；缺点：增加了电路的静态功耗。缺点：增加了电路的静态功耗。 74H0074S系列(肖特基TTL) 优点：优点： 速度很快速度很快(34ns)(34ns)； 传输特性好。传输特性好。缺点：缺点： 功耗大功耗大( (电阻小电阻小) )； V VOLOL较高较高( (可达可达0.5V)0.5V)。74系列和系列和74H系列系列饱和型逻辑门；饱和型逻辑门；74S系列采用了三项措施

27、提高开关速度：系列采用了三项措施提高开关速度：采用肖特基三极管（抗饱和三极管）采用肖特基三极管（抗饱和三极管）特点：饱和深度浅，工作速度高。特点：饱和深度浅，工作速度高。采用小的电阻；采用小的电阻；用有源电路用有源电路T6、R6、R3代替代替R3（a）缩短了门电路的传输延迟时间；）缩短了门电路的传输延迟时间；（b）改善了门电路的传输特性。）改善了门电路的传输特性。74S00抗饱和三极管肖特基势垒二极管肖特基势垒二极管（SBDSBD）：）：金属和半导体接触组成金属和半导体接触组成u单向导电性单向导电性u导通阈值比较低，约为导通阈值比较低，约为0.40.40.5V0.5Vu导电机构是多数载流子，电

28、导电机构是多数载流子，电荷存储效应小，开关速度快荷存储效应小，开关速度快抗饱和三极管抗饱和三极管：BJTBJT的基极和集电极并联的基极和集电极并联SBDSBD，特点：特点：饱和深度浅，工作速度高。饱和深度浅，工作速度高。u制造工艺和普通制造工艺和普通TTLTTL相容，无需相容，无需增加工艺步骤增加工艺步骤uSBDSBD先于集电结导通，钳制集先于集电结导通，钳制集电结正向压降为电结正向压降为0.4V0.4V左右左右u分流分流BJTBJT基极电流基极电流74LS 系列(低功耗肖特基TTL) 理想门电路理想门电路速度快，功耗低速度快，功耗低 功耗一延迟积（功耗一延迟积（pdpd积）积） 74LS74

29、LS系列实现了速度快，功耗低系列实现了速度快，功耗低的要求的要求, ,措施如下：措施如下：大幅提高电阻值，降低功耗；大幅提高电阻值，降低功耗；将将R5从接地改接到输出端，降低了从接地改接到输出端，降低了T3导通时导通时R5的功耗；的功耗；采用肖特基三极管和有源泄放电路采用肖特基三极管和有源泄放电路以提高工作速度；以提高工作速度；将输入端多发射极三极管改用将输入端多发射极三极管改用SBD，提高了工作速度；提高了工作速度；增加了增加了D3、D4，提高了放电速度。，提高了放电速度。 优点：功耗极低（是优点：功耗极低（是74H和和74S的的1/10，是，是74系列的系列的1/51/5）；）； pd积很

30、低（速度与积很低（速度与74系列相当）系列相当） 。74LS002.3 CMOS门电路2.3.1 MOS管的开关特性2.3.2 CMOS反相器的工作原理2.3.3 CMOS反相器的静态特性2.3.4 CMOS反相器的动态特性2.3.5 其他类型的CMOS门电路2.3.6 改进的CMOS门电路2.3.7 CMOS电路的正确使用返回返回2.3.1 MOS管的开关特性一、MOS管的结构、符号和工作原理二、MOS管的转移特性和输出特性三、MOS管的基本开关电路四、MOS管的四种类型2.3.2 CMOS反相器的工作原理一、电路结构二、电压传输特性和电流传输特性三、输入端噪声容限2.3.3 CMOS反相器

31、的静态特性一、输入特性二、输出特性1.低电平输出特性2.高电平输出特性2.3.4 CMOS反相器的动态特性一、传输延迟时间二、交流噪声容限三、动态功耗2.3.5 其他类型的CMOS门电路一、其它逻辑功能的CMOS门电路1. 与非门2. 或非门二、带缓冲级的CMOS门电路1. 与非门2. 或非门三、漏极开路的门电路（OD门）三、 CMOS传输门和双向模拟开关四、三态输出的CMOS门电路2.3.6 改进的CMOS门电路一、高速CMOS电路二、Bi-CMOS电路1. 反相器2. 与非门3. 或非门2.3.7 CMOS电路的正确使用一、输入电路的静电防护二、输入电路的过流保护三、CMOS电路锁定效应的

32、防护MOS管的结构、符号和工作原理MOS管的转移特性MOS管的输出特性曲线MOS管的基本开关电路MOS管的开关等效电路MOS管的四种类型vN沟道增强型MOS管vP沟道增强型MOS管vN沟道耗尽型MOS管vP沟道耗尽型MOS管P沟道增强型MOS管N沟道耗尽型和P沟道耗尽型MOS管CMOS反相器CMOSCMOS逻辑门电路是由逻辑门电路是由N N沟道沟道MOSFETMOSFET和和P P沟道沟道MOSFETMOSFET互补而成互补而成互补对称式金属互补对称式金属- -氧化物氧化物- -半导体电路，简称半导体电路，简称CMOSCMOS电路电路CMOS反相器工作原理设设V VDDDD（V VTNTN+|

33、+|V VTPTP| |），且），且V VTNTN=|=|V VTPTP| |（1 1）当）当V Vi i=0V=0V时，时，T TN N截止，截止，T TP P导通，输出导通，输出V VO OV VDDDD。（2 2）当）当V Vi i= =V VDDDD时，时，T TN N导通，导通，T TP P截止，输出截止，输出V VO O0V0V。MOS管的输出特性截止区（夹断区） 当VGS VGS(th) 时，导电沟道没有形成，iDS=0，所谓的截止区可变电阻区（非饱和区） 当VDS较小时，满足：VDS VGS(th)N+|VGS(th)P|， VGS(th)N= |VGS(th)P| 当 VGS

34、(th)NvIvO+VGS(th)N TN工作在饱和区，TP工作在可变电阻区。 当 vO+VGS(th)PvIvO+VGS(th)N 两管都工作在饱和区，电路处在转换状态。 当 vO+VGS(th)NvIvDD+VGS(th)P TN工作在可变电阻区,TP工作在饱和区 。 当 0 vIVGS(th)NTN截止，TP工作在可变电阻区，VoVDD=10V。GSSDDiDP2VT2OHPP(V)和在可变电阻区TTN0NNP截止TT(V)iT在可变电阻区N6106TT在饱和区在饱和区8均在饱和区截止84Vo4100LVV CMOS反相器的电压传输特性 当VDD+VGS(th)PvIVDD TN工作在可

35、变电阻区, TP截止，Vo0V。阈值电压：阈值电压：Vth = = VDD/2/2设: VDD=10V， VGS(th)N= |VGS(th)P| =2V 当 2VVI5VTN工作在饱和区，TP工作在可变电阻区。 当VI=5V两管都工作在饱和区，电路处在转换状态。 当 5VVI8VTP工作在饱和区，TN工作在可变电阻区。 当VI2V，TN截止，TP导通，VoVDD=10V。GSSDDiDP2VT2OHPP(V)和在可变电阻区TTN0NNP截止TT(V)iT在可变电阻区N6106TT在饱和区在饱和区8均在饱和区截止84Vo4100LVV CMOS反相器的电压传输特性 当VI8V，TP截止，TN导

36、通，Vo0V。CMOS反相器的电流传输特性漏极电流ID随输入电压的变化曲线 TN截止，TP导通，ID0 TN饱和，TP在可变电阻区， ID逐步增大 TN、TP均饱和， ID在Vi=0.5VDD最大 TP饱和，TN在可变电阻区，ID逐步减小 TP截止，TN导通, ID0GSSDDiDP2VT2OHPP(V)和在可变电阻区TTN0NNP截止TT(V)iT在可变电阻区N6106TT在饱和区在饱和区8均在饱和区截止84Vo4100LVV CMOS反相器的输入端噪声容限CMOS门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入高低电平也有一个范围，在保证输出高、低同样，它的输入高低电平也有一个范围，在保证输出高、低电平基本不变的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入电平基本不变的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入端噪声容限。端噪声容限。高电平噪声容限高电平噪声容限 VNHVOH（min）- -