cmos反相器的输出特性

cmos反相器输出特性 反相器的意思就是“反转”,是将输入的信号电平反转输出的电路。图10.5是将mos晶体管置换为开关的反相器电路。就是说p沟/n沟mos晶体管承担这个开关的任务。
1.vin=vss的场合
n沟mos晶体管的vgs为ov,处于off状态。p沟mos晶体管的衬底与vdd等电位,所以等效地vgs为vdd,处于on状态。所以作为反相器来说,n沟mos晶体管off时只有漏电流(几乎为零)流动,如图10. 6(a)所示,输出电压vout除非不取出电流,否则几乎与vddr等电压。
2.vin=vdd的场合
p沟mos晶体管off,n沟mos晶体管on,p沟mos晶体管off时只有漏电流。所以,输出电压vout如图10. 6(b)所永,接近vss的电位。
3.vss《vin《vtn的场合
其特性与vin=vss的场合大致相同。
4.(vdd-|vtp|)《vin《vdd的场合
其特性与vin=vdd的场合大致相同。
5,vtn≤vin≤(vdd -|vtp|)的场合
这时,p沟mos晶体管与n沟mos晶体管的阻抗的大小逆转,反相器的输出处于从“h”变化为“l”的过渡点。把这时的输入电压叫做逻辑阈值电压或者电路
阈值电压。
这期间,n沟mos晶体管与p沟mos晶体管都处于on状态,n沟mos晶体管中,vds= voutvgs= vin
同样地,p沟mos晶体管中,
vds=vout-vdd
vgs=vin-vdd
因而n沟mos晶体管与p沟mos晶体管在饱和区中ids的表达式分别变形为
下式:
—ids=kp(vin-vdd-|vtp|)2 (10.1)
ids=kn(vin-|vtn|)2 (10. 2)
cmos反相器概述 反相器是可以将输入信号的相位反转180度,这种电路应用在模拟电路,比如说音频放大,时钟振荡器等。在电子线路设计中,经常要用到反相器。cmos反相器电路由两个增强型mos场效应管组成。典型ttl与非门电路电路由输入级、中间级、输出级组成。
cmos反相器工作原理
(1)工作原理
①输入低电平 ui=0 时
vn截止, vp导通 uo≈vdd
②输入高电平, ui = +udd
vn导通, vp截止 uo≈0v
(2)电压传输特性
(截止区) ab:ui《vtn vn截止、 vp导通。
(导通区) cd:ui》vdd-vtp vn 导通、vp 截止。
(转折区) bc:阈植电压:uth =1/2udd 若vi=uth=1/2udd 则id达最大。
(3)输入保护电路
图2 输入保护电路
(4)功耗
①静态:总是一管导通一管止,漏电流很小,功耗小,只有几微瓦(ttl静态功耗单位 mw)。
②动态:转换是电流大,(若工作频率高,功耗 mw左右)。
(5)cmos的特点
①微功耗小; ②对电源电压适应性强(3---18v);③抗干扰能力强; ④带负载能力强(扇出系数大于100以上)。

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