CMOS门电路工作原理与构成的反相器详细分析

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CMOS门电路工作原理与构成的反相器详细分析

2024-03-03 08:55| 来源: 网络整理| 查看: 265

这里写目录标题 MOS管复习N沟道增强型共源接法 P沟道增强型N、P沟道耗尽型 MOS管的基本开关等效电路CMOS反相器电压电流传输特性 输入端噪声容限CMOS反相器的静态输入特性和输出特性输入特性输出特性低电平输出特性高电平输出特性

MOS管复习 N沟道增强型

在这里插入图片描述 1.不导通的情况:在漏极和源极之间加上电压 v DS,令栅极和源极之间的电压 v GS=0,此时漏极(D)和源极(S)之间相当于两个PN结背向连接。

2.N沟道增强型:存在 v GS,且 v GS大于某个电压 v GS(th)(必须加入足够高的栅极电压才有导电沟道形成),形成D-S导电沟道,则 i D流通。 随着 v GS增大——导电沟道截面积也增大—— i D 增大

共源接法

以栅极G-源极S间为输入回路,以漏极D-源极S为输出回路。 第一个点:栅极G和衬底之间有SiO2隔离,加上电压 v GS以后,不会有栅极电流流通,也就是无输入特性曲线。 输入特性:直流电流为0,看进去有一个输入电容CI,对动态有影响。 输出特性: iD = f (VDS) 对应不同的VGS下得一族曲线 。 在这里插入图片描述 截止区:VGS 10^9Ω 恒流区: iD 基本上由VGS决定,与VDS 关系不大(虚线右侧) 在这里插入图片描述 可变电阻区(虚线左侧):当VDS 较低(近似为0), VGS 一定时,V DS / i D为常数,这个电阻受VGS 控制、可变。 在这里插入图片描述

P沟道增强型

在这里插入图片描述 1.不导通的情况:令栅极和源极之间的电压 v GS=0,此时不存在导电沟道。 2.导通:在栅极加足够的负电压时,才能把N型衬底的少数载流子——空穴吸引到栅极下面,形成p型的导电沟道。 需要V GS为负值 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 由这个MOS开关电路来看: v1=0,MOS 管不导通,输出低电平V OL,R D远小于MOS的截止内阻R OFF时,V OL约等于-V DD v1VDD+VDF 后时, D1 导通, 将TI 和T2 的栅极电位钳在VDD+VDF 保证加到C2上的电压不超过VDD+VDF , 而当后v1< -0.7 v 时,D2 导通, 将栅极电位钳在-VDF保证加到C1上的电压也不会超过VDD+VDF。因为多数c M ()S 集成电路使用的VDD不超过18V, 所以加到C1和C2上的电压不会超过允许的耐压极限。 保护范围在-VDF



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