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文档简介

CMOS反相器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V大于两个DD管子的开启电压的绝对值之和，即VDD>(VTN+1VTPI)。CMOS反相器工作原理TOC\o"1-5"\h\z首先考虑两种极限情况：当V处于逻辑0时，相应的电压近似为0V；而当v处于逻辑1时，相应的电压近似为V。假设在两种情况下N沟道管T为工作I I DD N管P沟道管T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。P下图分析了当v=V时的工作情况。在TN的输岀特性i—v（v=V）（注意v=v）上，叠加一条负载线，它是负载管T在v=0V时的输岀特性i—v。IDD DDSGSNDD DSNO P SGP DSD由于v<V（V=|V|=V），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，这时的输岀电压v~0V（典型值<10mV，而通过SGPTTNTPT OL两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦量级）■u■u下图分析了另一种极限情况，此时对应于v=0V。此时工作管T在v=0的情况下运用，其输岀特性i—v几乎与横轴重合，负载曲线是负载管T在vI NGSN DDS PsGP=V时的输岀特性i—v。由图可知，工作点决定了V=V~V；通过两器件的电流接近零值。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。DD DDS OOHDD由此可知，基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元，其输岀电压接近于零或+Vdd，而功耗几乎为零。CMOS反相器传输特性下图为CMOS反相器的传输特性图。图中JOY,Vtn=|Vtp|=Vt=2V。由于V>(V+|V|)，因此，当V-|V|>vI>V时,T和T两管同时导通。考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注DD TN TP DDTP TN N P意到，器件在放大区(饱和区)呈现恒流特性，两器件之一可当作高阻值的负载。因此，在过渡区域，传输特性变化比较急剧。两管在V=V/2处转换状态。IDDCMOS反相器工作速度CMOS反相器在电容负载情况下，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。下图表示当v=0V时，T截止，T导通，由VI N P DD通过T向负载电容C充电的情况。由于CMOS反相器中，两管的g值均设计得较大，其导通电阻较

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