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电路。图10.5是将MOS晶体管置换为开关的反相器电路。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电路

　　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，这种电路应用在模拟电路，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反相器电路由两个增强型MOS场效应管组成。典型TTL与非门电路电路由输入级、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《VTN　VN截止、 VP导通。

　　（导通区） CD：UI》VDD-VTP　VN　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）输入保护电路

　　图2　输入保护电路

　　（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）。