数电第3章(改5版).ppt

V DD T P T N v O v I 当vI = 0 V时 VDD 1. CMOS反相器的工作原理 VGSN =0 ＜ VTN TN管截止； |VGSP|=VDD＞VTP 电路中电流近似为零（忽略TN的截止漏电流）,VDD主要降落在TN上，输出为高电平VOH TP管导通。 ≈VDD V DD T P T N v O v I 当vI =VOH= VDD时 1. CMOS反相器的工作原理 VGSN =VDD VTN TN管导通； |VGSP|= 0 VTP TP管截止。 此时，VDD主要降在TP管上，输出为低电平VOL : 2. CMOS反相器的特点 V DD T P + v SGP v O v I + – – T N i D 因而CMOS反相器的静态功耗极小（微瓦数量级）。 T1和T2只有一个是工作的， 3. CMOS反相器的工作速度 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。 平均延迟时间：10ns 小 小 3.6.2 CMOS 门电路 1、与非门 二输入“与非”门电路结构如图 每个输入端与一 个 NMOS管和一个PMOS管的栅极相连 当A和B为高电平时: 1 两个并联的PMOS管T3、T4 两个串联的NMOS T1、T2 通 通 止 止 0 1 0 1 通 止 通 1 止 当A和B有一个或一个以上为低电平时: 电路输出高电平 输出低电平 ? 电路实现“与非”逻辑功能 2. 或非门电路 T P2 B A T N2 T N1 V DD L 1 当A、B全为低电平时 3.6.2 CMOS 门电路 0 0 输出为高电平时 2. 或非门电路 当输入端A、B都为高电平时， 当A、B全为低电平时， 3.6.2 CMOS 门电路 当A、B中有一个为高电平时 T P2 B A T N2 T N1 V DD L 0 1 1 输出为高电平时 输出为低电平时 输出必为低电平时 3. 异或门电路 V DD B A L = A ? B X 由或非门和与或非门组成 同或门？ 3.4.4 CMOS传输门 1. CMOS传输门电路 (TG) 是一种传输信号的可控开关，截止电阻107Ω，导通电阻几百Ω，所以是一个理想的开关。 结构对称，其漏极和源极可互换，它们的开启电压|VT|=2V 。 它广泛地用于采样?保持电路、 斩波电路、模数和数模转换电路等。 由互补的信号电压来控制，分别用C和 C 表示。 2、CMOS传输门电路的工作原理 设TP和TN的开启电压|VT|=2V， 且输入模拟信号的变化范围为－5V到+5V。 C T P v O / v I v I / v O +5V – 5V T N C 当c端接低电压?5V时 ?5V +5V ?5V~+5V 开关断开 C T P v O / v I v I / v O +5V – 5V T N C 当 c端接高电压+5V +5V ?5V ?I?3V ?I+3V －3V~+3V 一管导通程度愈深，另一管导通愈浅，导通电阻近似为一常数。 3. CMOS逻辑门电路的技术参数 系列 参数 基本的CMOS (4000/4000B系列) 高速CMOS (74HC系列) 与TTL兼容的高速MOS (74HCT系列) 与TTL兼容的高速BiCMOS (74BCT)系列 tpd/ns (CL=15pF) 75 10 13 2.9 PD/mw 0.002 1.55 1.002 0.0003~7.5 DP/pJ 0.15 15.5 13.026 0.00087~22 CMOS门电路的性能比较 3.7 NMOS逻辑门电路 3、NMOS或非门 1、NMOS反相器 2、NMOS与非门 3.7 NMOS逻辑门电路 1、NMOS反相器---饱和型负载管反相器 Vi Vo T2 T1 +VDD 即：Vi为高电平时， Vo为低电平 Vi为低电平时， Vo为高电平 当输入电压为高电平时，T1导通 当输入电压为低电平时，T1截止T2还是导通 所以，是反相器 T1为工作管， T2为负载管 ≤ 1V Vo ? VDD－VT 3-10K 100-200K （低电平） 3.7 NMOS逻辑门电路 2、NMOS与非门 当A、B中有一个或两个均为低电平时，T1、T2有一个或两个都截止，输出为高电平 只有A、B全