数字电子电路课件第三章3.2

3.4 MOS逻辑门逻辑门一、一、MOS晶体管晶体管有三个电极：源极有三个电极：源极S S，漏极，漏极D D，栅极，栅极G G它是电压控制器件，用栅极电压来控制漏极电流它是电压控制器件，用栅极电压来控制漏极电流分类：分类：N N型沟道型沟道耗尽型（实线）耗尽型（实线）夹断电压夹断电压DSGDSGP P型沟道型沟道增强型（虚线）增强型（虚线）开启电压开启电压DSGDSG对于对于N N管：管：MOS管作开关使用时管作开关使用时:对于对于P P管：管：“1”当栅极当栅极G G加低电平（小于管子开启电压加低电平（小于管子开启电压VthVth）时，源极）时，源极S S、漏极、漏极D D相当于开关断开相当于开关断开当栅极当栅极G G加高电平（大于管子开启电压加高电平（大于管子开启电压VthVth约约2V2V）时，源极）时，源极S S、漏极、漏极D D相当于开关闭合相当于开关闭合当栅极当栅极G G加高电平（大于管子开启电压加高电平（大于管子开启电压VthVth约约 2V2V）时，源极）时，源极S S、漏极、漏极D D相当于开关断开相当于开关断开当栅极当栅极G G加低电平（小于管子开启电压加低电平（小于管子开启电压VthVth）时，源极）时，源极S S、漏极、漏极D D相当于开关闭合。

相当于开关闭合DSG“0”DSG“1”“0”（一）（一）EEMOS反相器反相器1电路图电路图当当Vi=“0”时，时，To 截止，截止，TL导通导通当当Vi=“1”时，时，TL，To均导通，均导通，To驱动管驱动管TL负载管负载管要使要使VOL接近于接近于0，则要求，则要求 gmo gmlVO=VOH=VDD VTLVO=VOL=12gmLgmo(VDD VTL)VDDVoT0DTLSDSGVi2电路特点电路特点 (P91 )（1）单一电源，结构简单；）单一电源，结构简单；（2）负载管始终工作于饱和区，工作速度低，功耗大；）负载管始终工作于饱和区，工作速度低，功耗大；（3）最大输出电压为）最大输出电压为VDDVGS（th）NL,产生不必要的电源损失；产生不必要的电源损失；（4）输出高、低电平之比）输出高、低电平之比Vgmo/gml,取决于输取决于输 入管和负载管中跨导之比所以有时称为入管和负载管中跨导之比所以有时称为“有比电路有比电路”二）（二）MOS门电路门电路与非门与非门当当A、B中只要有一个输入信号中只要有一个输入信号Vi=“0”VT，则管子截止则管子截止输出输出Y VDD VTL“1”当当A、B中输入信号中输入信号Vi=“1”（VT）时，时，T1、T2导通导通输出输出Y“0”显然显然 Y AB0 11T11YVDDTLAT2B02或非门或非门当当A、B中只要有一个输入信号中只要有一个输入信号Vi为高电平（为高电平（VT）时，该管导通。

时，该管导通输出输出 Y 0当当A、B中输入信号中输入信号Vi为低电平（为低电平（VT）时，）时，T1、T2截止截止输出输出 Y VDD VTL=“1”显然显然 YABT1VDDTLAT2BY“1”=“0”“0”=“1”“0”3.5 CMOS电路电路 它由一个它由一个PMOS管和一个管和一个NMOS管串联互补组成通常管串联互补组成通常以以 PMOS 管作负载管，管作负载管，NMOS 管作输入管管作输入管1电路结构电路结构VDDVoT0DTLSDSGViGCMOS反相器反相器2工作原理工作原理a当当Vi=“0”低电平时低电平时VGSN0（V）VGS(TH)N TN 截止，等效为一个很大的电阻截止，等效为一个很大的电阻Roff=1012 VGSP 0 VDD=VDD VGS(TH)P TP 导通，等效为一个较小的电阻导通，等效为一个较小的电阻Ron=103 b当当Vi=VDD 高电平时高电平时VGSNVDDVGS(TH)N TN 导通而而 VGSP Vi VDD=VDD VDD VGS(TH)P TP 截止V00V 低电平低电平电路起到反相器的作用电路起到反相器的作用故故 Vo=Vo=RoffRoff+Ron VDD VDD 高电平高电平VDDVoTNDTPSDSGViG3电路特点电路特点（2）静态功耗极低；）静态功耗极低；（3）抗干扰能力较强；）抗干扰能力较强；（4）电源利用率高；）电源利用率高；（5）输入阻抗高，带负载能力强。

输入阻抗高，带负载能力强1）集成度高；）集成度高；电压传输特性电压传输特性ViVo1CMOS与非门与非门2CMOS或非门或非门ABYVDDTPTPTNTNT1T2T3T4ABYVDDT3T1T4T2 CMOS逻辑门电路逻辑门电路3带缓冲级的与非门电路带缓冲级的与非门电路它是由它是由PMOS和和NMOS管并联互补组成管并联互补组成BAYVDD=ABABA+B CMOS传输门电路传输门电路1电路结构电路结构NMOS 管栅极接管栅极接 CPMOS 管栅极接管栅极接 CVDDVo/ViTPVi/VoCCTN V0 Vi Vi 不能传输过去不能传输过去当当 C VDD “1”、C “0”时，时，当当 C “0”、C “1”时，时，TP、TN均导通均导通TP、TN均截止均截止2逻辑符号逻辑符号Vi/VoCVo/ViCCVo/ViVi/VoCTG（1）三态输出）三态输出 CMOS 门结构之一门结构之一 (P 103)1电路结构电路结构当当 EN=“0”时，时，当当EN=“1”时，时，Y=A Y=高阻态高阻态TP，TN均导通均导通TP，TN均截止均截止“0”=A=高阻态高阻态“1”TNTPTPTNAYVDDEN1VDDCMOS三态门三态门(a)TPVDDTPENATNY1（2）三态输出）三态输出 CMOS 门结构之二门结构之二 Y=A Y=A Y Y呈高阻态呈高阻态当当 EN=“0”EN=“0”时，时，当当 EN=“1”EN=“1”时，时，“0”A=A“1”A=A“1”=高阻态高阻态“0”“0”“1”=高阻态高阻态当当 EN=“1”EN=“1”时，时，Y=A Y=A当当 EN=“0”EN=“0”时，时，Y Y呈高阻态呈高阻态(b)TNYTNVDDTPENA&ENYVDDTG1A传输门导通传输门导通传输门截止传输门截止 Y Y呈高阻态呈高阻态“0”Y=A Y=A=A（3）三态输出）三态输出 CMOS 门结构之三门结构之三当当 EN=“0”EN=“0”时，时，当当 EN=“1”EN=“1”时，时，“1”=高阻态高阻态 作作 业业小小 结结 1.CMOS 1.CMOS与非门、或非门、三态门、传输门及其特点。

与非门、或非门、三态门、传输门及其特点2.2.在使用中注意在使用中注意CMOSCMOS逻辑门与逻辑门与TTLTTL逻辑门的区别逻辑门的区别。