MOS传输门逻辑电路.ppt

1,4.6MOS传输门逻辑电路,MOS传输门的基本特性MOS传输门逻辑电路,2,MOS传输门的基本特性,NMOS/PMOS传输门特性CMOS传输门特性,3,MOS传输门结构,NMOS传输门PassTransistor源、漏端不固定双向导通,CMOS传输门TransmissionGateNMOS,PMOS并联源、漏端不固定栅极接相反信号两管同时导通或截止,CMOS反相器NMOS,PMOS串联源端接固定电位、漏端输出栅极接相同信号两管轮流导通或截止,4,NMOS传输门传输高电平特性,源端,(G),(D),(S),Hints:VD=VG,器件始终处于饱和区,直到截止,Vin=VDD,Vc=VDD,5,NMOS传输高电平,输出电压：有阈值损失工作在饱和区，但是电流不恒定低效传输高电平(电平质量差，充电电流小),Vin=VDD,Vc=VDD，VoutVDDVth,VOUT=VDD-VTN,6,NMOS传输门传输低电平特性,漏端,(G),(s),(D),Hints:器件先处于饱和区，后处于线性区（类似于CMOS反相器中的NMOS管）,Vin=0VC=VDD,7,NMOS传输低电平,输出电压：没有阈值损失先工作在饱和区，后进入线形区高效传输低电平（电平质量好，充电电流大）,Vin=0,Vc=VDD，Vout0,VOUT=0,8,NMOS传输高电平和低电平的输出波形,9,PMOS传输门传输特性,传输高电平情况,传输低电平情况,器件先处于饱和区，后处于线性区,器件始终处于饱和区,直到截止,VOUT=VDDVOUT=-VTP,10,传输管（NMOS/PMOS传输门）,结构简单有阈值损失NMOS高效传输低电平，低效传输高电平PMOS高效传输高电平，低效传输低电平,VOUT=VDD-VTNVOUT=0,VOUT=VDDVOUT=-VTP,11,NMOS/PMOS传输门特性CMOS传输门特性,MOS传输门的基本特性,12,CMOS传输门传输高电平特性,传输高电平分为3个阶段：（1）NMOS和PMOS都饱和；（2）NMOS饱和,PMOS线性；（3）NMOS截止,PMOS线性。,VOUT=VDD-VTNVOUT=0,VOUT=VDDVOUT=-VTP,13,CMOS传输门传输低电平特性,传输低电平分为3个阶段：（1）NMOS和PMOS都饱和；（2）NMOS线性,PMOS饱和；（3）NMOS线性,PMOS截止。,VOUT=VDD-VTNVOUT=0,VOUT=VDDVOUT=-VTP,14,CMOS传输门直流电压传输特性,始终有一个器件是导通的，可以传输全摆幅的信号,15,CMOS传输门导通电流的变化,传输高电平,传输低电平,16,CMOS传输门导通电阻的变化,传输延迟时间,传输低电平,17,MOS传输门逻辑电路,传输门组合逻辑传输门阵列传输门逻辑形式（CPL和DPL）,18,两个传输管串联Y=C1C2A+C1C2X,两个传输管并联Y=C1C2A+C1C2B+C1C2X+C1+C2X,一个MOS管可以看作一个可控开关(传输管)，Y=CA+CX,传输门的逻辑特点,避免不定态：短路（同时驱动）和输出高阻（没有驱动）,19,用传输门实现组合逻辑,用传输门实现2输入或门的电路,问题：为什么M1不用CMOS传输门,Y=?,20,传输门组合逻辑,传输门结构,互补CMOS结构,传输门结构灵活，可以用较少的器件实现逻辑功能实际的传输门电路一般需要输入/输出端加反相器传输门结构与或逻辑一般不如互补CMOS结构高效,21,异或门,传输门结构灵活，可以用较少的器件实现逻辑功能传输门实现异或等复杂逻辑门结构效率较高NMOS和CMOS结构,Y,22,改进的传输门结构异或电路,A=0时工作,实现AB,A=1时工作,实现AB,23,多路选择器,多路选择器逻辑类似于异或逻辑，适合传输门结构也可以利用传输门实现三态门,24,全加器,全加器中求和逻辑是3异或,25,传输门逻辑电路,传输门组合逻辑传输门阵列传输门逻辑形式（CPL和DPL）,26,传输门阵列逻辑,用NMOS传输门阵列实现多功能发生器,讨论：如何避免输出不定态,27,多功能发生器的真值表,28,29,用CMOS传输门构成多功能发生器,传输门阵列的优点：结构简单、规整，逻辑组合能力灵活多样，便于版图自动化设计。传输门阵列的缺点：驱动负载的能力弱，单独的NMOS或PMOS传输门有阈值损失。,30,传输门逻辑电路,传输门组合逻辑传输门阵列传输门逻辑形式（CPL和DPL）,31,逻辑形式（logicstyle）,可以实现任意逻辑的一种器件排列方法互补CMOS逻辑各种传输门逻辑Domino逻辑不同的逻辑形式根据自身特点，适合特定逻辑功能（互补CMOS适合与或逻辑，传输门适合异或逻辑）,32,互补传输晶体管逻辑(CPL),ComplementaryPass-transistorLogic,优点：非常简单规则的电路形式，具有很强的逻辑组合能力；用互补的输入信号同时产生一对互补的输出（双轨逻辑）；模块式电路结构，用基本模块组合成复杂功能电路。缺点：输出有阈值损失，噪声容限低，驱动能力差。可以在输出增加CMOS反相器改善性能。,33,CPL,增加输出反相器和电平恢复器件提高驱动能力，恢复阈值损失电平,34,双传输晶体管逻辑(DPL),DoublePass-transistorLogic,优点：保持了CPL的优点，没有阈值损