CMOS门电路1168678636解读.ppt

§2.6 CMOS门电路 一、CMOS反相器的工作原理 一、CMOS反相器的工作原理 T1、T2状态互补，故称为互补对称式金属－氧化物－半导体电路（CMOS电路） 静态时iD=VDD/(RON+ROFF)很小，故功耗极小。 一、CMOS反相器的工作原理 电压传输特性 一、CMOS反相器的工作原理 电流传输特性 iD=f(vI) 一、CMOS反相器的工作原理 输入端噪声容限 同一VDD下，VNH=VNL VNH、VNL随VDD增大而增大 二、CMOS反相器的静态输入输出特性 输入保护电路 若VDF=0.7V，则vIVDD+0.7V时，vG=VDD+0.7V vI-0.7V时，vG=-0.7V。使vC1、vC2均不超过VDD+0.7V。 二、CMOS反相器的静态输入输出特性 输入特性 输入端的绝缘层使电路输入阻抗极高，若有静电感应则会在悬空端产生不定电位，故CMOS门电路输入端不允许悬空。 二、CMOS反相器的静态输入输出特性 低电平输出特性 IOL：低电平时向内灌入的电流。 随VDD升高，IOL允许值上升。 二、CMOS反相器的静态输入输出特性 高电平输出特性 IOH：高电平时向外拉的电流。 随VDD升高，IOH允许值上升。 三、CMOS反相器的动态特性 传输延迟时间 三、CMOS反相器的动态特性 交流噪声容限 三、CMOS反相器的动态特性 动态功耗－瞬时导通功耗PT PT=VDDITAV 三、CMOS反相器的动态特性 动态功耗－负载电容充放电功率PC 四、其它类型的CMOS门电路 其它逻辑功能的CMOS门电路 与非门、或非门、与门、或门、与或非门等 带缓冲级的CMOS门电路 漏极开路的门电路（OD门） CMOS传输门和双向模拟开关 三态输出的CMOS门电路 四、其它类型的CMOS门电路 CMOS与非门 四、其它类型的CMOS门电路 CMOS或非门 四、其它类型的CMOS门电路 CMOS门电路存在的问题： ①输出电阻RO随输入状态不同而不同 ②输出高、低电平受输入端数目影响。 带缓冲级的CMOS门电路可解决以上问题。 四、其它类型的CMOS门电路 带缓冲级的CMOS与非门电路 四、其它类型的CMOS门电路 四、其它类型的CMOS门电路 CMOS传输门 ①C=1、 =0时，TG接通；C=0、 =1时，TG关闭，输入、输出阻断。 ②当C的高低电平为VDD和0时，TG可传输0~VDD的信号 ③vO和vI可以互换。 四、其它类型的CMOS门电路 CMOS传输门和CMOS反相器构成的双向模拟开关 C=0，开关关闭；C=1时，开关接通。 一种常用的典型电路。 SW：Switch 四、其它类型的CMOS门电路 CMOS模拟开关接负载 四、其它类型的CMOS门电路 三态输出的CMOS门电路(1) CMOS门电路输入特性习题（P123 （四）） CMOS门电路输入端接电阻时，相当于接低电平。 TTL、CMOS门电路输出特性习题 例2.3 试判断图中的电路能否按各图所要求的逻辑关系正常工作？若不能，请作相应的改动。若电路解法有错，改电路；若电路正确但给定的逻辑关系不正确，则写出正确的逻辑表达式。已知TTL门的IOH/IOL=0.4mA/10mA，VOH/VOL=3.6V/0.3V，CMOS门的VDD=5V，VOH/VOL=5V/0V，IOH/IOL=0.51mA/0.51mA。 解： (1) Y1处于高电平时向外拉的负载电流IL应小于IOH，现 IL=VOH/RL=3.6/15=0.24(mA)IOH，因此 成立。 CMOS门电路系列 (1) 基本的CMOS——4000系列 早期的CMOS集成逻辑门产品，工作电源电压范围为3～18V，由于具有功耗低、噪声容限大、扇出系数大等优点，已得到普遍使用。缺点是工作速度较低，平均传输延迟时间为几十ns，最高工作频率小于5MHz。 (2) 高速的CMOS——HC（HCT）系列 该系列电路主要从制造工艺上作了改进，使其大大提高了工作速度，平均传输延迟时间小于10ns，最高工作频率可达50MHz。HC系列的电源电压范围为2～6V。HCT系列的主要特点是与TTL器件电压兼容，它的电源电压范围为4.5～5.5V。它的输入电压参数为VIH（min）=2.0V；VIL（max）=0.8V，与TTL完全相同。另外，74HC/HCT系列与74LS系列的产品，只要最后3位数字相同，则两种器件的逻辑功能、外形尺寸，引脚排列顺序也完全相同，这样就为以CMOS产品代替TTL