[经济学]Lecture7 CMOS门电路.ppt

CMOS或非门 CMOS或非门的电路结构： T1、 T3为两个串联的PMOS管； T2、 T4为两个并联的NMOS管。 CMOS或非门 CMOS或非门的工作原理： (1) A、B有一个为“1”时，T2、 T4至少有一个导通， T1、 T3至少有一个截止，使输出为低电平，Y＝0 (2) A、B同时为“0”时，T2、 T4同时截止， T1、 T3同时导通，使输出为高电平，Y＝1 带缓冲级 CMOS门电路 无缓冲级CMOS门电路的不足： (1) 输出电阻RO受输入状态的影响； 带缓冲级 CMOS门电路 无缓冲级CMOS门电路的不足： (2) 输出的高低电平受输入端数目的影响。输入端数目愈多，输出为低电平时串联的导通电阻越多，低电平VOL越高；输出为高电平时，并联电阻越多，输出高电平VOH也越高。 带缓冲级 CMOS门电路 带缓冲级CMOS门电路结构： 在门电路的每个输入端和输出端各增设一级标准参数的反相器。 带缓冲器的门电路其输出电阻、输出的高、低电平及电压传输特性不受输入端状态的影响；电压传输特性的转折区也变得更陡，更接近理想开关特性。 带缓冲级 CMOS门电路 带缓冲级CMOS与非门： 带缓冲级 CMOS门电路 带缓冲级CMOS与非门： 输入端缓冲 （反相器） 输出端缓冲 （反相器） 或非门 加缓冲器后，电路的逻辑功能也有所改变。 带缓冲级 CMOS门电路 带缓冲级CMOS或非门： 带缓冲级 CMOS门电路 带缓冲级CMOS或非门： 输入端缓冲 （反相器） 输出端缓冲 （反相器） 与非门 带缓冲级 CMOS门电路 例：分析图中电路的逻辑功能，写出逻辑函数式。 带缓冲级 CMOS门电路 例：分析图中电路的逻辑功能，写出逻辑函数式。 内容回顾 MOS管基础 增强型NMOS管、增强型PMOS管 注意其开启电压 CMOS反相器 电路结构、工作原理、电压传输特性、电流传输特性、输入特性、输出特性、传输延迟、动态功耗… CMOS与非门/或非门 电路结构、工作原理 带缓冲级CMOS门电路 电路结构、工作原理、注意逻辑功能的变化 * 《数字电子技术》 Lecture 7：门电路（2） * 内容提要 MOS管基础 CMOS反相器 CMOS与非门/或非门 带缓冲级CMOS门电路 MOS管简介 MOS管（金属-氧化物- 半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor） MOS管 三极管 栅极（g） 基极（b） 源极（s） 发射极（e） 漏极（d） 集电极（c） 截止区 截止区 恒流区 放大区 可变电阻区 饱和区 MOS管简介 增强型NMOS管 uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。 衬底 导电沟道 MOS管简介 NMOS管共源接法及其输出特性曲线 (1) 截止区： 当 vGSVGS(th)，管子截止，漏极和源极之间没有导电沟道， iD ≈ 0, ROFF 109Ω。 (2) 恒流区： 当vGS VGS (th) 时,管子导通，漏极和源极间出现导电沟道，且 iD∝ V 2GS。 (3) 可变电阻区： 当vGS VGS (th) 且 vDS ≈ 0时,管子导通，导通电阻的大小近似地与vGS成反比。 MOS管简介 NMOS管共源接法及其转移特性曲线 (1) 当vGSVGS(th)时，管子截止， iD = 0, ROFF 109Ω (2) 当vGS VGS (th) 时,管子导通，iD∝ V 2GS，RON1kΩ MOS管简介 增强型PMOS管 开启电压VGS(th)为负值， |uGS|增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个P区相接时，形成导电沟道。 MOS管简介 PMOS管共源接法及其转移特性曲线 (1)当vGSVGS(th)，管子截止， iD = 0。 (2)当vGS VGS (th) 时,管子导通，iD∝ V 2GS。 注：NMOS管的开启电压VGS (th) 0，PMOS管的开启电压VGS (th) 0。 CMOS反相器 互补开关电路回顾： 特点： (1) 开关S1和S2受同一输入信号vI的控制，而且导通和断开的状态相反。 (2) 由于两个开关总有一个是断开的，流过的电流为零，故互补开关电路的功耗非常低。 CMOS反相器 CMOS反相器的结构： T1为P沟道增强型MOS管 T2为N沟道增强型MOS管 它们构成互补对称电路 CMOS反相器 CMOS反相器的工作原理： 设T1和T2的开启电压分别为 VGS(th)P、VGS(th)N，且 |VGS(th)P|＝VGS(th)N ，并设VDD|VGS(th)P|+VGS(th)N (1) 当vI＝VIL＝0为低电平时， T2