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2025-06-22 12:08本頁面
【正文】 Vo Qn Vi 用一顆 pchannel MOSFET取代簡單反相器中的 R 17 天才設計 CMOS反相器 CMOS反相器的工作原理： 當 Vi = VDD時， Qn導通 Qp不導通， Qn等效上像一顆電阻 RON，但由於 Qp不導通，所以： 當 Vi = 0V時， Qp導通 Qn不導通， QP導通時等效上像一顆電阻 RON，但由於 Qn不導通，所以： 0RIV0IIONDnoDpDn?????DDONDPDDoDpDnVRIVV0II??????18 天才設計 CMOS反相器 當 Vi = VDD時， Qn導通但 Qp不導通， 故電源不需提供任何電流，即功率損耗為零 。 由於 Qp的 RON很小，故充電速度很快 。 19 CMOS反相器特性 電壓轉換曲線 VOH = VDD VOL = 0 VIL VIH VDD Vi Vo slope = ?1 slope = ?1 ? 假設使用 enhancementtype的MOSFET， Vtn及 Vtp 分別表示 Qn及 Qp的臨界電壓 (Vtn為正值， Vtp為負值 )且 Vtn = |Vtp| = Vt ? Qn： VGS = Vi VDS = Vo VGS,eff = Vi ?Vt ? QP： VSG = VDD ? Vi VSD = VDD ? Vo VSG,eff = VDD ? Vi ?Vt 20 CMOS反相器特性 電壓轉換曲線 理論上我們可以算出在 VTC上斜率為 ?1所對應的兩個輸入電壓，即 VIL及 VIH；而正常的輸出高低準位分別為 VOL及 VOH ： 8V2V5V8V2V3VtDDIHtDDIL????DDOHOLVVV0V??21 CMOS反相器特性 雜訊邊距 ： CMOS反相器在高低電位有相同的雜訊邊距 8V2V3VVNM8V2V3VVNMtDDIHOHHtDDOLILL????????22 CMOS反相器特性 靜態(tài)功率損耗： 當 Vi = 0V， Vo = VDD，沒有電流由 power supply流出，所以 P = 0。 所以不管輸出電壓在高電位或低電位，整個電路不消耗任何功率，因此靜態(tài)功率損耗為零。此時儲存在 C上的電荷量為： 2. 每一次轉換期間 (Vo由 VL VH VL )， 則 皆由電源流出 q = CVDD的電荷 。 TCVTqI DD??2DD2DDDD CVfTCVIVP ????25 CMOS反相器特性 例題 1. 假設 CMOS反相器輸出端等效電容 C = 1pF，每秒轉換頻率 f = 1MHz，電源電壓 VDD = 10V，請計算其平均功率損耗。假設 CMOS反相器外接 n個邏輯閘並且每個邏輯閘的輸入端寄生電容皆相同，則 C可以表示為： Cout：反相器本身輸出端的寄生電容量 Cin：每個外接邏輯閘輸入端的寄生電容量 C = Cout + n ? Cin 27 CMOS反相器特性 傳輸延遲 (tp )： tp = (tPLH ? tPHL) = tp與 VDD成反比而與 C成正比，即 VDD愈高充電速度愈快， C愈大充電速
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