cmos原理与结构PPT下载

这是一个关于cmos原理与结构PPT，包括了CMOS反相器工作原理，CMOS反相器的电压、电流传输特性，CMOS反相器的其他特性（自学），电源特性（自学），CMOS传输门（模拟开关），CMOS逻辑门电路，CMOS电路的锁定效应，使用CMOS电路的注意事项等内容。五、 CMOS 电路 （一）、CMOS反相器工作原理 CMOS 电路的结构特点是： 一个N沟道管和一个P沟道管配 对使用，即N、P互补（Comp- lementary）。 P管作负载管，N管作输入管， 两管栅极接在一起。 注意：P沟的开启电压是负值 栅极电压要低于源极。 两管导通时的电阻较小为RON 两管截止时的电阻很大为ROFF 当输入电压VI为低电平时，VI=0 P管导通，N管截止，输出电压V0为： ROFF V0 = —————— VDD  VDD ROFF + RON 当输入电压VI为高电平时，VI=VDD P管截止，N管导通，输出电压V0为： RON V0 = —————— VDD  0 V ROFF + RON 与 E/E MOS 反相器相比，输出高电平= VDD 且总有一个管子是截止的（稳态），工作电流极小，功耗极低。（二）、CMOS反相器的电压、电流传输特性 电压传输特性是指输入电压与输出电压之间的关系。首先由CMOS反相器电路，我们先确定VI、VO与两个管子极电压之间的关系： 对N管 VGSN=VI VDSN=VO 对P管 VGSP=VI — VDD VDSP= VO — VDD 对N沟输入管，我们关心VI在两个转折点的情况：第一点 截止或导通 标志点在于 VGS(th)N 第二点 饱和或非饱和 标志点在于： VGSN — VGS(th)N = VDSN 由于VGSN=VI 所以可改写为：VI — VGS(th)N = VO VDSN=VO VI = VO + VGS(th)N 因此，由上述两个标志点，可将VI变化分为三个区间： 0 VGS(th)N VO + VGS(th)N VDD，欢迎点击下载cmos原理与结构PPT。

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五、 CMOS 电路 （一）、CMOS反相器工作原理 CMOS 电路的结构特点是： 一个N沟道管和一个P沟道管配 对使用，即N、P互补（Comp- lementary）。 P管作负载管，N管作输入管， 两管栅极接在一起。 注意：P沟的开启电压是负值 栅极电压要低于源极。 两管导通时的电阻较小为RON 两管截止时的电阻很大为ROFF 当输入电压VI为低电平时，VI=0 P管导通，N管截止，输出电压V0为： ROFF V0 = —————— VDD  VDD ROFF + RON 当输入电压VI为高电平时，VI=VDD P管截止，N管导通，输出电压V0为： RON V0 = —————— VDD  0 V ROFF + RON 与 E/E MOS 反相器相比，输出高电平= VDD 且总有一个管子是截止的（稳态），工作电流极小，功耗极低。（二）、CMOS反相器的电压、电流传输特性 电压传输特性是指输入电压与输出电压之间的关系。首先由CMOS反相器电路，我们先确定VI、VO与两个管子极电压之间的关系： 对N管 VGSN=VI VDSN=VO 对P管 VGSP=VI — VDD VDSP= VO — VDD 对N沟输入管，我们关心VI在两个转折点的情况：第一点 截止或导通 标志点在于 VGS(th)N 第二点 饱和或非饱和 标志点在于： VGSN — VGS(th)N = VDSN 由于VGSN=VI 所以可改写为： VI — VGS(th)N = VO VDSN=VO VI = VO + VGS(th)N 因此，由上述两个标志点，可将VI变化分为三个区间： 0 VGS(th)N VO + VGS(th)N VDD     同理，对P沟负载管，我们关心VI在两个转折点的情况：第一点 截止或导通 标志点在于 VDD+ VGS(th)P 第二点 饱和或非饱和 标志点在于： VGSP — VGS(th)P = VDSP 由于VGSP=VI — VDD VDSP= VO — VDD 可改写为： VI — VDD — VGS(th)P = VO — VDD VI = VO + VGS(th)P 由上述两个标志点，可将VI变化分为三个区间： 0 VO + VGS(th)P VDD+ VGS(th)P VDD  我们可将VI从0到VDD的全程划分为六个刻度，序号如图注意：N管和P管的开启电压分别为正值和负值。 至此，我们综合两管的转换标志点，将输入范围分成六个刻度，五个区间，在每个区间两管有明确的工作状态，它们对输出产生直接的影响。 见表4-5-1 CMOS反相器电压传输特性电流传输特性 CMOS反相器的特点： （1）静态功耗极低 （2）抗干扰能力强 Vth = VDD / 2 阈值电压处于电源电压1/2 （3）电源利用率高 VOH = VDD 且电源范围较宽。一般3-18V （4）输入阻抗高，负载能力强。 （5）由于输出阻抗较高，故工作速度较慢。（三）、CMOS反相器的其他特性（自学） 主要内容： 输入特性：由于输入阻抗极高，输入特性其实是输入保护二极管的特性。 输出特性： 输入为高电平时，输出为低，N管导通，P管截止。输出特性其实就是N沟道管的漏极特性曲线。 输入为低电平时，输出为高，N管截止，P管导通。输出特性其实就是P沟道管的漏极特性曲线，但要注意 VSDP与输出V0互补的，且有一个直流差VDD。 （四）、电源特性 （自学） （五）、CMOS传输门 （模拟开关） 传输门是一种可控制通断的门电路，理想的传输门 在开通时，可以使信号不失真地通过门电路，而且是双 向的；关闭时，门的两边是阻断的，没有通路。 CMOS传输门是由P沟道和N沟道增强型MOS管并联构成的（反相器是串联构成的）。 当然实际传输门的导通时有1K左右的电阻，截止时电阻为 109 。 电路如图： 衬底反偏 衬底反偏 假设VI在0 ~ 5V之间变化，N管P管的开启电 压分别为+1V和 1V。 C=0V，C=+5V时，两管均截止。 C=+5V C=0V 时，VI=0 ~ +4V区间，TN导通。 VI=1 ~ +5V区间，TP导通。 （六）、CMOS逻辑门电路 1、CMOS与非门、或非门 上述两种CMOS门的缺点输出电阻不定：并联全通电 阻为 1/2RON，串联全通为2RON，相差四倍。可改为： A B = A + B = A + B = AB A + B 2、三态输出CMOS门 在普通门电路的基础上，增加使能控制电路。 3、漏极开路输出门（与TTL的OC门类似） （七）、CMOS电路的锁定效应 由于CMOS电路同时使用N沟道和P沟道，在制作上 产生了一个问题，就是附带地产生了许多寄生三极管： 寄生三极管们连在一起，产生锁定效应，也称可控硅 效应：当输入、输出电压高于VDD+VD或低于 — VD时， 会形成电流自激现象，可能损坏电路。 正反馈回路 平时为VDD 平时为0 使用CMOS电路的注意事项： 1、包装、焊接和测试时要防静电，烙铁要接地，触摸电路前，身体要放电。多余输入端不要悬空。 2、有大电流输入可能时，输入端串联限流电阻。 3、防止可控硅效应 提高电源质量，加去藕电容，加钳位二极管。 4、多电源系统中，CMOS电路的电源先开后关。 作业 第102页 4、 6、 7、 10 (a) (b) 、 15Jjx红软基地