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CMOS反相器輸出特性
反相器的意思就是“反轉(zhuǎn)”,是將輸入的信號電平反轉(zhuǎn)輸出的電路。圖10.5是將MOS晶體管置換為開關(guān)的反相器電路。就是說p溝/n溝MOS晶體管承擔(dān)這個開關(guān)的任務(wù)。
1.Vin=Vss的場合
n溝MOS晶體管的VGS為OV,處于OFF狀態(tài)。p溝MOS晶體管的襯底與VDD等電位,所以等效地VGS為VDD,處于ON狀態(tài)。所以作為反相器來說,n溝MOS晶體管OFF時只有漏電流(幾乎為零)流動,如圖10. 6(a)所示,輸出電壓Vout除非不取出電流,否則幾乎與VDDr等電壓。
2.Vin=VDD的場合
p溝MOS晶體管OFF,n溝MOS晶體管ON,p溝MOS晶體管OFF時只有漏電流。所以,輸出電壓Vout如圖10. 6(b)所永,接近Vss的電位。
3.Vss《Vin《VTN的場合
其特性與Vin=Vss的場合大致相同。
4.(VDD-|VTP|)《Vin《VDD的場合
其特性與Vin=VDD的場合大致相同。
5,VTN≤Vin≤(VDD -|VTP|)的場合
這時,p溝MOS晶體管與n溝MOS晶體管的阻抗的大小逆轉(zhuǎn),反相器的輸出處于從“H”變化為“L”的過渡點。把這時的輸入電壓叫做邏輯閾值電壓或者電路
閾值電壓。
這期間,n溝MOS晶體管與p溝MOS晶體管都處于ON狀態(tài),n溝MOS晶體管中,VDS= VoutVGS= Vin
同樣地,p溝MOS晶體管中,
VDS=Vout-VDD
VGS=Vin-VDD
因而n溝MOS晶體管與p溝MOS晶體管在飽和區(qū)中IDS的表達(dá)式分別變形為
下式:
—IDS=KP(Vin-VDD-|VTP|)2 (10.1)
IDS=KN(Vin-|VTN|)2 (10. 2)
cmos反相器概述
反相器是可以將輸入信號的相位反轉(zhuǎn)180度,這種電路應(yīng)用在模擬電路,比如說音頻放大,時鐘振蕩器等。在電子線路設(shè)計中,經(jīng)常要用到反相器。CMOS反相器電路由兩個增強型MOS場效應(yīng)管組成。典型TTL與非門電路電路由輸入級、中間級、輸出級組成。
CMOS反相器工作原理

(1)工作原理
①輸入低電平Ui=0 時
VN截止, VP導(dǎo)通Uo≈VDD
②輸入高電平, UI = +UDD
VN導(dǎo)通, Vp截止Uo≈0v
(2)電壓傳輸特性
(截止區(qū)) AB:UI《VTNVN截止、 VP導(dǎo)通。
(導(dǎo)通區(qū)) CD:UI》VDD-VTPVN導(dǎo)通、VP 截止。
(轉(zhuǎn)折區(qū)) BC:閾植電壓:UTH =1/2UDD若VI=UTH=1/2UDD則ID達(dá)最大。
(3)輸入保護電路
圖2輸入保護電路
(4)功耗
①靜態(tài):總是一管導(dǎo)通一管止,漏電流很小,功耗小,只有幾微瓦(TTL靜態(tài)功耗單位 mw)。
②動態(tài):轉(zhuǎn)換是電流大,(若工作頻率高,功耗 mw左右)。
(5)CMOS的特點
①微功耗小; ②對電源電壓適應(yīng)性強(3---18V);③抗干擾能力強;④帶負(fù)載能力強(扇出系數(shù)大于100以上)。
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