第5章 集成逻辑门电路(高).ppt

* * * 33 是由增强型 PMOS 管和增强型 NMOS 管组成的互补对称 MOS 门电路。比之 TTL，其突出优点为：微功耗、抗干扰能力强。 主要要求： 掌握 CMOS 反相器的电路、工作原理 和主要外特性。 了解 CMOS 数字集成电路的应用要点。 了解 CMOS 与非门、或非门、开路门、 三态门和传输门的电路和逻辑功能。 5.3　CMOS 集成逻辑门电路 S G D B C E S G D C B E NMOS增强型类比 为NPN三极管 PMOS增强型类比 为PNP三极管 NMOS增强型，当uGSUth， 管子导通。 当uGSUth， 管子截止。 PMOS增强型，当uGS-Uth， 管子导通。 当uGS-Uth 管子截止(Uth是管子的开启 电压) A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B 增强型 NMOS 管 (驱动管) 增强型 PMOS 管(负载管) 构成互补对称结构 5.3.1 CMOS 反相器 (一)电路基本结构 要求VDD UGS(th)N +｜UGS(th)P｜且 UGS(th)N =｜UGS(th)P｜ UGS(th)N 增强型 NMOS 管开启电压 A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B NMOS 管的衬底接电路最低电位，PMOS管的衬底接最高电位，从而保证衬底与漏源间的 PN 结始终反偏。. uGSN + - 增强型 PMOS 管开启电压 uGSP + - UGS(th)P uGSN UGS(th)N 时，增强型 NMOS 管导通 uGSN UGS(th)N 时，增强型 NMOS 管截止 O iD uGS UGS(th)N 增强型 NMOS 管 转移特性 时, 增强型 PMOS 管导通 时, 增强型 PMOS 管截止 O iD uGS UGS(th)P 增强型 PMOS 管 转移特性 A uI Y uO VDD S G D D G S B VP VN B (一)电路基本结构 UIL = 0 V，UIH = VDD A uI Y uO VDD S G D D G S VP 衬底 B VN 衬底 B (二)工作原理 ROFFN RONP uO +VDD S D D S 导通电阻 RON 截止电阻 ROFF RONN ROFFP uO +VDD S D D S 可见该电路构成 CMOS 非门，又称 CMOS 反相器。 　　无论输入高低，VN、VP 中总有一管截止，使静态漏极电流 iD ? 0。因此 CMOS 反相器静态功耗极微小。 ◎ 输入为低电平，UIL = 0V 时， uGSN = 0V UGS(th)N ， UIL = 0V 截止 uGSN + - VN 截止， VP 导通， 导通 uGSP + - uO ? VDD 为高电平。 A uI Y uO VDD S G D D G S VP 衬底 B VN 衬底 B 截止 uGSP + - 导通 uGSN + - ◎ 输入为高电平 UIH = VDD 时， uGSN = VDD UGS(th)N , VN 导通， VP 截止， ◎ 输入为低电平 UIL = 0 V 时， uGSN = 0V UGS(th)N ， VN 截止， VP 导通， uO?VDD , 为高电平。 UIH = VDD uO ? 0 V ，为低电平。 C、C 为互补控制信号 由一对参数对称一致的增强型 NMOS 管和 PMOS 管并联构成。 PMOS C uI/uO VDD CMOS传输门电路结构 uO/uI VP C NMOS VN 5.3.2 CMOS 传输门 工作原理 MOS 管的漏极和源极结构对称，可互换使用，因此 CMOS 传输门的输出端和输入端也可互换。 uO uI uI uO 当 C = 0V，uI = 0 ~ VDD 时，VN、 VP 均截止，输出与输入之间呈现高 电阻，相当于开关断开。 uI 不能传输到输出端，称传