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CMOS反相器工作原理及传输特性
CMOS反相器工作原理及传输特性
CMOS反相器MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。下图表示CMOS反相器电路，由两只增强型MOSFET组成，其中一个为N沟道结构，另一个为P沟道结构。为了电路能正常工作，要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和，即VDD＞(VTN＋|VTP|)。CMOS反相器工作原理首先考虑两种极限情况：当vI处于逻辑0时，相应的电压近似为0V；而当vI处于逻辑1时，
CMOS反相器MOSFET有P沟道和N沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。由N沟道和P沟道两种MOSFET组成的电路称为互补MOS或CMOS电路。　　下图表示CMOS反相器电路，由两只增强型MOSFET组成，其中一个为N沟道结构，另一个为P沟道结构。为了电路能正常工作，要求电源电压VDD大于两个管子的开启电压的绝对值之和，即VDD＞(VTN＋|VTP|) 。 CMOS反相器工作原理　　首先考虑两种极限情况：当vI处于逻辑0时 ，相应的电压近似为0V；而当vI处于逻辑1时，相应的电压近似为VDD。假设在两种情况下N沟道管 TN为工作管P沟道管TP为负载管。但是，由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，相反的情况亦将导致相同的结果。　　下图分析了当vI=VDD时的工作情况。在TN的输出特性iD—vDS（vGSN＝VDD）(注意vDSN=vO)上 ，叠加一条负载线，它是负载管TP在 vSGP=0V时的输出特性iD－vSD。由于vSGP＜VT（VTN=|VTP|=VT），负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。两条曲线的交点即工作点。显然，这时的输出电压vOL≈0V（典型值＜10mV ，而通过两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦量级）　　下图分析了另一种极限情况，此时对应于vI＝0V。此时工作管TN在vGSN＝0的情况下运用，其输出特性iD－vDS几乎与横轴重合 ，负载曲线是负载管TP在vsGP＝VDD时的输出特性iD－vDS。由图可知，工作点决定了VO＝VOH≈VDD；通过两器件的电流接近零值 。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。 　　由此可知，基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元，其输出电压接近于零或+VDD，而功耗几乎为零。CMOS反相器传输特性　　下图为CMOS反相器的传输特性图。图中VDD=10V，VTN=|VTP|=VT=2V。由于 VDD＞（VTN＋|VTP|），因此，当VDD-|VTP|&vI&VTN 时,TN和TP两管同时导通。考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注意到，器件在放大区（饱和区）呈现恒流特性，两器件之一可当作高阻值的负载。因此，在过渡区域，传输特性变化比较急剧。两管在VI=VDD/2处转换状态。CMOS反相器工作速度　　CMOS反相器在电容负载情况下，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。下图表示当vI=0V时 ，TN截止，TP导通，由VDD通过TP向负载电容CL充电的情况。由于CMOS反相器中，两管的gm值均设计得较大，其导通电阻较小，充电回路的时间常数较小。类似地，亦可分析电容CL的放电过程。CMOS反相器的平均传输延迟时间约为10ns。
型号/产品名
深圳市福田区科鑫电子商行
深圳市中平科技有限公司
深圳市明兴电子展销柜CMOS反相器电路组成
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摘要: 图1　CMOS反相器电路 （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：UIVTN　VN截止、 VP导通。 （导通区） CD：UIVDD-VTP　VN　 ...
图1　CMOS反相器电路
（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
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）。
CMOS门电路非门　驱动管并联；负载管并联；有1出0，全1出1。
图3 CMOS或非门
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评论共有3条
没错 跟我课设画出来的是一样一样的
没看到 载流子浓度怎么算出来的
不错，适合初学者模仿
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cmos反相器版图（用工具画的，比较清晰）CMOS反相器是由什么管组成互补电路-学路网-学习路上 有我相伴
CMOS反相器是由什么管组成互补电路
来源：互联网 &责任编辑：鲁倩 &
CMOS反相器是由什么组成的??cmos反相器由Nmos管和Pmos管两个MOS管组成.CMOS反相器这是二级效应,你有兴趣可以查一下。不知对你有没有帮助,你要是要想了解的更多些,可以去看一本书,介绍的比较全《CMOS超大规模集成电路设计》或英文名《cmosVLSId...为什么可以用CMOS反相器作为逻辑门电路缓冲级?CMOSlogicgate可以级联组成复杂的逻辑电路以及SRAM单元。Inverter可用于逻辑取反,或形成反相器链以增强逻辑门的带负载能力,减少延时。CMOS反相器P管的宽长比为什么比N管的大使之对称,这样才能使得两者上升时间下降时间相等、高低电平的噪声容限一样、充电放电的时间相等。CMOS反相器的特点是:(1)静态功耗极低。在稳定时,CMOS反相器工...利用PMOS和NMOS构成CMOS反相器,与非门和或非门反相器:pmos和nmos栅极相连为输入端,pmos源极接电源,nmos源极接地,pmos和nmos的漏极相连为输出端。与非门:上面两个pmos并联,下面两个nmos串联。或非门:上面...CMOS反相器是由什么管组成互补电路(图5)CMOS反相器是由什么管组成互补电路(图9)CMOS反相器是由什么管组成互补电路(图15)CMOS反相器是由什么管组成互补电路(图23)CMOS反相器是由什么管组成互补电路(图26)CMOS反相器是由什么管组成互补电路(图28)这是用户提出的一个学习问题,具体问题为:CMOS反相器是由什么管组成互补电路我们通过互联网以及本网用户共同努力为此问题提供了相关答案,以便碰到此类问题的同学参考学习,请注意,我们不能保证答案的准确性,仅供参考,具体如下:利用PMOS和NMOS构成CMOS反相器,与非门和或非门反相器:pmos和nmos栅极相连为输入端,pmos源极接电源,nmos源极接地,pmos和nmos的漏极相连为输出端。与非门:上面两个pmos防抓取，学路网提供内容。用户都认为优质的答案:P阱CMOS反相器工艺流程CMOS集成电路已成为集成电路的主流,工艺也日趋完善和复杂,由P阱或N阱CMOS发展...标准P阱CMOS工艺结构特点&8226;这种结构的缺点是:(1)由于NPN晶体管的基防抓取，学路网提供内容。pmos管和nmos管cmos反相器原理及应用不知道,你是否学过数字电路?可以参看电子线路基础数字部分,康华光版的。上面就有电路,这里用电脑不好画。原理,其实很简单,由PMOS和NMOS组成一个上下管的连接结...防抓取，学路网提供内容。P阱CMOS反相器工艺流程CMOS集成电路已成为集成电路的主流,工艺也日趋完善和复杂,由P阱或N阱CMOS发展...标准P阱CMOS工艺结构特点&8226;这种结构的缺点是:(1)由于NPN晶体管的基区...cmos反相器原理及应用不知道,你是否学过数字电路?可以参看电子线路基础数字部分,康华光版的。上面就有电路,这里用电脑不好画。原理,其实很简单,由PMOS和NMOS组成一个上下管的连接结...根据CMOS反相器及TTL反相器的输入特性在正常情况下,CMOS反相器无论输入高、低电平时,输入端都无电流,因为CMOS管是电压控制元件,栅极绝缘电阻极高,工作时对源、漏极又都不导通;TTL反相器输入高电平时,电...cmos反相器都有哪些芯片74HC系列的逻辑芯片。
相关信息：
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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
CMOS反相器电路如图2.7-1(a) (b)所示它由两个增强型MOS场效应管组成，其中V1为NMOS管，称驱动管，V2为PMOS管，称负载管。 NMOS管的栅源开启电压UTN为正值，PMOS管的栅源开启电压是负值，其数值范围在2~5V之间。为了使电路能正常工作，要求电源电压UDD&(UTN+|UTP|)。UDD可在3~18V之间工作，其适用范围较宽。
(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|&|UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD， 即输出为高电平.
(2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD&UTN，V1导通，而UGS2=0&|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。 可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能.
CMOS反相器的主要特性?
CMOS反相器的电压传输特性如图2.7-2所示。
CMOS 反相器的电流传输特性2.7-3图 2.7-2 CMOS反相器的电压传输特性
在AB段由于V1截止，阻抗很高，所以流过V1和V2的漏电流几乎为0。 在CD段V2截止，阻抗很高，所以流过V1和V2的漏电流也几乎为0。只有在BC段，V1和V2均导通时才有电流iD流过V1和V2，并且在UI=1/2UDD附近，iD最大。
典型TTL与非门电路电路组成
输入级——晶体管T1和电阻Rb1构成。
中间级——晶体管T2和电阻Rc2、Re2构成。
输出级——晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成，推拉式结构，在正常工作时，T4和T3总是一个截止，另一个饱和。
当输入Vi=3.6V(高电平)
Vb1=3.6+0.7=4.3V 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通, 一但导通Vb1=0.7+0.7+0.7=2.1V(固定值),此时V1发射结必截止(倒置放大状态)。
Vc2=Vces+Vbe2=0.2+0.7=0.9V 不足以T3和D同时导通,T4和D均截止。
V0=0.2V (低电平)
当输入Vi=0.2V(低电平)
Vb1=0.2+0.7=0.9V不 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通,
T2 T3均截止, 同时Vcc---Rc2----T4---D---负载形成通路,
T4和D均导通。
V0=Vcc-VRc2(可略)-Vbe4-VD=5-0.7-0.7 =3.6(高电平)
结论:输入高,输出低;输入低,输出高(非逻辑)
·TTL优势：
·1、工作速度快 ·2、带负载能力强 ·3、传输特性好TTL反相器的电压传输特性
电压传输特性是指输出电压跟随输入电压变化的关系曲线，即UO=f(uI)函数关系。如图2.3.2所示曲线大致分为四段：
AB段(截止区)：当UI≤0.6V时，T1工作在深饱和状态，Uces1&0.1V，Vbe2&0.7V，故T2、 T3截止，D、T4均导通， 输出高电平UOH=3.6V。
TTL反相器的电压传输特性 BC段(线性区)：当0.6V≤UI&1.3V时，0.7V≤Vb2&1.4V，T2开始导通，T3尚未导通。此时T2处于放大状态，其集电极电压Vc2随着UI的增加而下降，使输出电压UO也下降 。CD段(转折区)：1.3V≤UI&1.4V，当UI略大于1.3V时， T2 T3均导通， T3进入饱和状态，输出电压UO迅速下降。
DE段(饱和区)：当UI≥1.4V时，随着UI增加 T1进入倒置工作状态，D截止，T4截止，T2、T3饱和，因而输出低电平UOL=0.3V。
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