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cmos反相器的输出特性

工程师 来源:未知 作者:姚远香 2018-08-16 14:51 次阅读

CMOS反相器输出特性

反相器的意思就是“反转”,是将输入的信号电平反转输出的电路。图10.5是将MOS晶体管置换为开关的反相器电路。就是说p沟/n沟MOS晶体管承担这个开关的任务。

cmos反相器的输出特性

1.Vin=Vss的场合

n沟MOS晶体管的VGS为OV,处于OFF状态。p沟MOS晶体管的衬底与VDD等电位,所以等效地VGS为VDD,处于ON状态。所以作为反相器来说,n沟MOS晶体管OFF时只有漏电流(几乎为零)流动,如图10. 6(a)所示,输出电压Vout除非不取出电流,否则几乎与VDDr等电压。

2.Vin=VDD的场合

p沟MOS晶体管OFF,n沟MOS晶体管ON,p沟MOS晶体管OFF时只有漏电流。所以,输出电压Vout如图10. 6(b)所永,接近Vss的电位。

3.Vss《Vin《VTN的场合

其特性与Vin=Vss的场合大致相同。

cmos反相器的输出特性

4.(VDD-|VTP|)《Vin《VDD的场合

其特性与Vin=VDD的场合大致相同。

5,VTN≤Vin≤(VDD -|VTP|)的场合

这时,p沟MOS晶体管与n沟MOS晶体管的阻抗的大小逆转,反相器的输出处于从“H”变化为“L”的过渡点。把这时的输入电压叫做逻辑阈值电压或者电路

阈值电压。

这期间,n沟MOS晶体管与p沟MOS晶体管都处于ON状态,n沟MOS晶体管中,VDS= VoutVGS= Vin

同样地,p沟MOS晶体管中,

VDS=Vout-VDD

VGS=Vin-VDD

因而n沟MOS晶体管与p沟MOS晶体管在饱和区中IDS的表达式分别变形为

下式:

—IDS=KP(Vin-VDD-|VTP|)2 (10.1)

IDS=KN(Vin-|VTN|)2 (10. 2)

cmos反相器的输出特性

cmos反相器概述

反相器是可以将输入信号的相位反转180度,这种电路应用在模拟电路,比如说音频放大,时钟振荡器等。在电子线路设计中,经常要用到反相器。CMOS反相器电路由两个增强型MOS场效应管组成。典型TTL与非门电路电路由输入级、中间级、输出级组成。

CMOS反相器工作原理

cmos反相器的输出特性

(1)工作原理

①输入低电平Ui=0 时

VN截止, VP导通Uo≈VDD

②输入高电平, UI = +UDD

VN导通, Vp截止Uo≈0v

(2)电压传输特性

(截止区) AB:UI《VTNVN截止、 VP导通。

(导通区) CD:UI》VDD-VTPVN导通、VP 截止。

(转折区) BC:阈植电压:UTH =1/2UDD若VI=UTH=1/2UDD则ID达最大。

cmos反相器的输出特性

(3)输入保护电路

cmos反相器的输出特性

图2输入保护电路

(4)功耗

①静态:总是一管导通一管止,漏电流很小,功耗小,只有几微瓦(TTL静态功耗单位 mw)。

②动态:转换是电流大,(若工作频率高,功耗 mw左右)。

(5)CMOS的特点

①微功耗小; ②对电源电压适应性强(3---18V);③抗干扰能力强;④带负载能力强(扇出系数大于100以上)。

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