數(shù)字邏輯電路教程ppt第2章4mos邏輯門-文庫吧資料
2024-10-09 00:02本頁面
【正文】 MOS傳輸門 ? CMOS傳輸門是邏輯電路的一種基本單元電路，其功能是一種傳輸信號可控開關電路。 A是輸入端 ， E是控制端 ， F是輸出端 。 電路的輸入和輸出之間是或非邏輯關系 。 圖中兩個PMOS負載管 T1和 T2串聯(lián)，兩個 NMOS工作管 T3和 T4并聯(lián)。 ? 電路的輸入和輸出之間是與非邏輯關系。 圖中兩個串聯(lián)的NMOS管 T1和 T2為工作管，兩個并聯(lián)的 PMOS管T3和 T4為負載管。 所以 ，CMOS反相器輸出電壓的上升時間和下降時間都比較小 ， 電路的工作速度大為提高 。 原因 :由于 CMOS反相器的工作管和負載管不同時導通 ， 因此其輸出電壓不取決于兩管的導通電阻之比 。 原因 :由于 CMOS反相器處于穩(wěn)態(tài)時 ， 無論是輸出高電平還是輸出低電平 ， 其工作管和負載管必有一個截止而另一個導通 ，因此電源向反相器提供的僅為納安級的漏電流 ， 所以 CMOS反相器的 靜態(tài)功耗非常小 。 VDD T2(P) T1(N) vO F vI A S S G G D D 圖 232 CMOS反相器 vI輸入高電平時 ? 由于 T2的截止時相當于一個大電阻 ， T1的導通電阻相當于一個較小的電阻 ， 所以電源電壓幾乎全部降落在負載管T2上 ， 使反相器輸出低電平且很低 ， VOL≈0V。 VDD T2(P) T1(N) vO F vI A S S G G D D 圖 232 CMOS反相器 vI輸入高電平時 ? 當輸入 vI為高電平VIH且大于 VT1時 ，T1管導通 。 但對于 PMOS負載管，由于柵極電位較低，使柵源電壓絕對值大于開啟電壓的絕對值 |VT2|，因此 T2充分導通 。 VDD T2(P) T1(N) vO F vI A S S G G D D 圖 232 CMOS反相器 VDD T2(P) T1(N) vO F vI A S S G G D D 圖 232 CMOS反相器 電源電壓條件 CMOS反相器要求電源電壓大于兩個管子開啟電壓的絕對值之和 ， 即 VDD＞ |VT1|+|VT2|。 電路組成 如圖 232為 CMOS反相器電路 ， 是由互補的增強型 NMOS管 T1和 PMOS管 T2串聯(lián)組成的 。 工作原理 當 E為高電平時 ，兩個或非門 GG2輸出均為低電平 ， 致使 TT2管都截止 ，電路輸出 F呈現(xiàn)高阻狀態(tài)； 工作原理 若 E為低電平時 ， 兩個或非門 G G2都起非門作用 ， 若 A為低電平時 ， 或非門 G1輸出為高電平 ， 使T1管導通 ， 同時使G2輸出為低電平 ，使 T2管截止 ， 電路輸出為低電平 ， F=A， 電路具有三態(tài)輸出功能 。 VDD T3 T1 F A T2 B T5 T4 F1 工作原理 ? 當 A、 B都為高電平或都為低電平時 ， TT2都截止 ， F1為高電平 ， F為低電平； VDD T3 T1 F A T2 B T5 T4 F1 工作原理 ? 當 A、 B中有一個為高電平而另一個為低電平時 ， T1和 T2中必有一個管導通 ， 致使 F1為低電平 ， F為高電平 。 ? 電路的輸出與輸入之間為或非邏輯關系 ， 即 BAF ??VDD T3 T1 F A 圖 228 NMOS或非門 T2 B ⒋ NMOS 與或非門 VDD T5 T1 F A 圖 229 NMOS與或非門 T2 B T3 C T4 D 工作原理 ? NMOS 與或非門電路中只要 A、 B和 C、D兩組輸入中任一組輸入全為高電平，則串聯(lián)的兩個工作管 TT2或 T T4才能都導通，使電路的輸出為低電平； VDD T5 T1 F A 圖 229 NMOS與或非門 T2 B T3 C T4 D 工作原理 ? 當兩組輸入 (A、 B和C、 D)中都有低電平時，則每組串聯(lián)的工作管中必有相應的工作管截止，則使電路輸出為高電平。 VDD T3 T2 F A 圖 227 NMOS與非門 T1 B 工作原理 ? 當輸入 A、 B都為高電平時 ，串聯(lián)的兩個工作管 T T2都導通 ， 電路的輸出即為低電平； VDD T3 T2 F A 圖 227 NMOS與非門 T1 B 工作原理 ? 當輸入 A、 B中有一個為低電平時 ， 則串聯(lián)的兩個工作管 TT2中必有一個截止 ，則使電路輸出為高電平 。缺點是增加了一個電源。 該反相器負載管的柵極采用獨立電源 VGG，當 VGGVDD＞VT2時，負載管 T2工作在非飽和區(qū)。 這樣 ， 可以提高電路的工作速度 ， 降低電路的功率損耗 。 ? 為了保證輸出低電平足夠低 ， 要求 RDS2相應的增大 ， 造成工作管關閉時 ， 輸出端雜散電容或負載電容 CO的充電時間較長 ， 使輸出電壓上升沿拖長 ， 降低了工作速度 。 由于負載管 T2導通時導通時 ，柵源間至少要保持等于開啟電壓 VT2的電壓 ， 所以輸出高電平較電源電壓低一個開啟電壓值 。 VDD T2 T1 vO vI G G D S S D 工作原理 ? 當輸入電壓 vI為低電平時 (vI＜ VT1)， ? T1管截止 ， 輸出為高電平 ? vO=VOH=VDDVT2 。 ? 為了保證在 T1和 T2同時導通時滿足 RDS1＜＜ RDS2， 制造時使 T1T2在結構上有不同的寬長比 ， 即 W1/L1＞＞ W2/L2。 V
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