CMOS逻辑门电路课件.pptx

CMOS邏輯門電路

絕緣柵型場效應管可分成增強型和耗盡型兩種類型。2.6.0MOS管的基本工作原理MOS是絕緣柵型場效應管（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor）的簡稱。每一種類型，又可分為P溝道和N溝道兩種導電溝道。在數字電路中使用的器件常採用N溝道增強型管制成。

幻燈片1‘NNP（襯底）導電溝道SGD源極柵極漏極NMOS結構示意圖

NNP（襯底）SGDIDVDSVGS導電溝道幻燈片2NMOS的工作原理

幻燈片2‘VGS增加到一定大小的VGS稱為開啟電壓，用VT表示。改變VGS，就改變了二氧化矽層中的電場，能有效地控制漏極電流iD的大小（場效應管）。NNP（襯底）SGDIDVDSVGS導電溝道

0510152025123453.5v4v4.5v5v5.5vID/mAVDS/VNNP（襯底）SGDIDVDSVGS導電溝道幻燈片3飽和區截止區可變電阻區

051015202512345–3.5v–4v–4.5v–5v–5.5v–ID/mA–VDS/V幻燈片4PPN（襯底）SGDIDVDSVGS導電溝道PMOS：外加電壓、電流的方向和NMOS正好相反。開啟電壓VT（用VTP表示，而NMOS用VTN表示）也為負值。對PMOS來說，當VGS低於VTP時，或者說，當VGS的絕對值|VGS|大於VTP的絕對值|VTP|時，管子才導通。

MOS門電路：以MOS管作為開關元件構成的門電路。MOS門電路，尤其是CMOS門電路具有製造工藝簡單、集成度高、抗干擾能力強、功耗低、價格便宜等優點，得到了十分迅速的發展。2.6CMOS邏輯門電路

1.CMOS反相器MOS管有NMOS管和PMOS管兩種。當NMOS管和PMOS管成對出現在電路中，且二者在工作中互補，稱為CMOS管(意為互補)。MOS管有增強型和耗盡型兩種。在數字電路中，多採用增強型。

NMOS管的電路符號及轉移特性(a)電路符號（b）轉移特性D接正電源截止導通導通電阻相當小（1）NMOS管的開關特性

圖2-25PMOS管的電路符號及轉移特性(a)電路符號（b）轉移特性D接負電源（2）PMOS管的開關特性導通導通電阻相當小截止

CMOS反相器PMOS管負載管NMOS管驅動管開啟電壓（又稱門電壓）UGS(th)P0，V(GS)N0且VDD|VGS(th)P|+VGS(th)N。2．CMOS反相器的工作原理（1）基本電路結構

（2）工作原理CMOS反相器UIL=0V截止導通UOH≈VDD當uI=UIL=0V時，VTN截止，VTP導通，uO=UOH≈VDDiDvSGP=VDDVOH?VDDOvGSN=0工作點負載線vO

CMOS反相器UIH=VDD截止UOL≈0V當uI=UIH=VDD，VTN導通，VTP截止，uO=UOL≈0V導通iDvGSN=VOH=VDDVOL?0OvSGP=0工作點負載線vO

（3）邏輯功能實現反相器功能（非邏輯）。（4）工作特點VTP和VTN總是一管導通而另一管截止，而且截止內阻又極大，流過VTP和VTN的靜態電流極小（納安數量級），因而CMOS反相器的靜態功耗極小。這是CMOS電路最突出的優點之一。

CMOS反相器的電壓傳輸特性2電壓傳輸特性VOH?VDDvo(V)vi(V)BCDA210864210864OVOL?0TN截止TP在飽和區TN在可變電阻區TN、TP均在飽和區TN在飽和區TP在可變電阻區TP截止

CMOS電路的優點：（1）靜態功耗極小。CMOS電路靜態電流很小，約為納安數量級。（2）抗干擾能力很強。輸入雜訊容限可達到VDD/2。（3）電源利用率高。多數CMOS電路可在3～18V的電源電壓範圍內正常工作。（4）輸入阻抗高。（5）負載能力強。CMOS電路可以帶50個同類門以上。（低電平0V，高電平VDD）

Y=AB1、CMOS與非門負載管並聯（並聯開關）驅動管串聯（串聯開關）COMS邏輯門電路

CMOS或非門電路TN2TP2BLVDDTP1TN1A0V5V0V（5V）TN2TP2BLVDDTP1TN1A0V0V5V（5V）

2.6.3BiCMOS門電路BiCMOS是雙極型-CMOS（Bipolar-CMOS）電路的簡稱。1.