CMOS逻辑门电路.ppt

1,2.6 CMOS逻辑门电路,2.6.1 CMOS反相器,2.6.2 CMOS门电路,2.6.3 BiCMOS门电路,2.6.4 CMOS传输门,2.6.5 CMOS逻辑门电路的技术参数,2.6.0 复习MOS管的有关知识,2,2.6.0 复习MOS管的有关知识,大规模集成芯片集成度高，所以要求体积小，而TTL系列不可能做得很小，但MOS管的结构和制造工艺对高密度制作较之TTL相对容易，下面我们介绍MOS器件。,与双极性电路比较，MOS管的优点是功耗低，可达0.01mw，缺点是开关速度稍低。在大规模的集成电路中，主要采用的CMOS电路。,3,2.6.0 复习MOS管的有关知识,1.N沟道MOS管的结构,P型衬底,沟道区域,绝缘层,4,VGS=0时，则D、S之间相当于两个PN结背向的串联，D、S之间不通，iD0。,2.6.0 复习MOS管的有关知识,2.工作原理,反型层（导电沟道）,当G、S间加上正电压，且VGSVT时，栅极与衬底之间形成电场，吸引衬底中的电子到栅极下面的衬底表面，形成一个N型的反型层构成D、S之间的导电沟道。,VT被称为MOS管的开启电压。,由于VGS 0时，无导电沟道，在增强VGS 电压后形成导电沟道，所以称这类MOS管为增强型MOS管。,P型衬底,5,2.6.0 复习MOS管的有关知识,2.工作原理,反型层（导电沟道）,P型衬底,N沟道增强型MOS管具有以下特点：,当VGSVT 时，管子导通，导通电阻很小，相当于开关闭合。,当VGSVT 时，管子截止，相当于开关断开；,同样，对P沟道增强型MOS管来说：,当|VGS|VT|时，管子截止，相当于开关断开；,当|VGS|VT|时，管子导通，导通电阻很小，相当于开关闭合。,6,2.6.1 CMOS反相器,1.CMOS反相器的工作原理2.CMOS反相器的特点3.CMOS反相器的传输特性4.CMOS反相器的工作速度,7,1.CMOS反相器的工作原理,8,当vI=0 V时,VDD,1.CMOS反相器的工作原理,VGSN=0 VTN,TN管截止；,|VGSP|=VDDVTP,电路中电流近似为零（忽略TN的截止漏电流）,VDD主要降落在TN上，输出为高电平VOH,TP管导通。,VDD,9,当vI=VOH=VDD时,1.CMOS反相器的工作原理,VGSN=VDD VTN,TN管导通；,|VGSP|=0 VTP,TP管截止。,此时，VDD主要降在TP管上，输出为高电平VOL:,10,2.CMOS反相器的特点,因而CMOS反相器的静态功耗极小（微瓦数量级）。,T1和T2只有一个是工作的，,11,3.CMOS反相器的工作速度,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。,平均延迟时间：10ns,小,小,12,CMOS 门电路,1、与非门,二输入“与非”门电路结构如图,当A和B为高电平时:,1,0,1,0,1,1,当A和B有一个或一个以上为低电平时:,电路输出高电平,输出低电平,电路实现“与非”逻辑功能,13,2.或非门电路,1,当A、B全为低电平时,2.6.2 CMOS 门电路,输出为高电平时,14,2.或非门电路,当输入端A、B都为高电平时，,当A、B全为低电平时，,2.6.2 CMOS 门电路,当A、B中有一个为高电平时,0,1,1,输出为高电平时,输出为低电平时,输出必为低电平时,15,3.异或门电路,由或非门和与或非门组成,同或门？,16,2.4.4 CMOS传输门,1.CMOS传输门电路(TG),是一种传输信号的可控开关，截止电阻107，导通电阻几百，所以是一个理想的开关。,结构对称，其漏极和源极可互换，它们的开启电压|VT|=2V。,它广泛地用于采样保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。,17,2、CMOS传输门电路的工作原理,设TP和TN的开启电压|VT|=2V，且输入模拟信号的变化范围为5V到+5V。,当c端接低电压5V时,5V,+5V,5V+5V,开关断开,当 c端接高电压+5V,+5V,5V,I3V,I+3V,3V+3V,一管导通程度愈深，另一管导通愈浅，导通电阻近似为一常数。,18,3.CMOS逻辑门电路的技术参数,CMOS门电路的性能比较,