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威廉希尔官方网站 。图10.5是将MOS晶体管置换为开关的反相器威廉希尔官方网站 。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威廉希尔官方网站

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，这种威廉希尔官方网站 应用在模拟威廉希尔官方网站 ，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反相器威廉希尔官方网站 由两个增强型MOS场效应管组成。典型TTL与非门威廉希尔官方网站 威廉希尔官方网站 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《VTNVN截止、 VP导通。

（导通区） CD：UI》VDD-VTPVN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）输入保护威廉希尔官方网站

图2输入保护威廉希尔官方网站

（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）。