非门的VTC特性

1、非非门门的的VTCVTC特性特性计科1303 李丽丽 201308010312HEART SMILE反相器VTC理想实际定义数字逻辑电路中最基本的单元是反相器数字逻辑电路中最基本的单元是反相器VTC特性是什么特性？ VTC 即Voltage Transfer Characteristic，电压输出特性。非们的VTC特性即反相器的直流电压传输特性。反相器在理想情况下若输入为“1”(Vin= VDD)：VGSN = VDD ,VGSP = 0VNMOS导通，PMOS截止输出“0” (Vout = 0V)outinVVVVinout若输入为“0”(Vin = 0V)：VGSN = 0V，VGSP=V

2、DD, NMOS截止，PMOS导通输出“1” (Vout = VDD)outinVV如果输入电平介于如果输入电平介于0V0V到到V VDDDD之间呢？之间呢？CMOS的反相器的输出电平将与理想情况有所不同。此时的输出电平将随输入电平的不同而发生变化，输出电平与输入电平之间的关系就构成了反相器的直流电压传输特性（VTC）。NMOS与PMOS可以同时导通：(由于CMOS反相器输出端连接的是电容负载，输出接点在直流状态下不存在输出电流，因此在NMOS管与PMOS管同时导通时，流过NMOS管的电流IDN与流过PMOS管的电流IDP大小总是相等的。)并始终有如下关系：DNDPII, , GSNinDSN

3、outGSPinDDDSPoutDDVVVVVVVVVV ? ?CMOSCMOS反相器中的反相器中的NMOSNMOS管和管和PMOSPMOS管工作状态随输入电压管工作状态随输入电压V VININ变化而发生的变化变化而发生的变化(1) 0VinVTN，NMOS截止， PMOS线性由于在稳态条件下，电路中没有电流流入或者流出，因此有Vin在一定范围变化(0VTN)，Vout始终保持VDD220DNDPPinTPDDinTPoutoutDDIIKVVVVVVVV(2) ) VTNVinVout+VTP ，NMOS饱和， PMOS线性 Vout随Vin的增加而非线性地下降, Kr=KN/KP为比例因子

4、。 2221222NinTNPinTPDDinTPoutoutinTPinTPDDrinTNKVVKVVVVVVVVVVVVKVV(3) Vout+VTPVinVout+VTN，NMOS饱和，PMOS饱和221NinTNPinTPDDrTNDDTPitrKVVKVVVK VVVVKVit:反相器的逻辑阈值电平，也称为转换电平。与输入电平Vit相对应的是，输出电平从（Vit-VTP）下降到（Vit-VTN）,输入电平Vit使得Vout发生显著变化。(4) Vout+VTNVinVDD+VTP，NMOS线性， PMOS饱和 Vout随Vin的增加而非线性地下降。22212221NinTNinTNo

5、utPinTPDDoutinTNinTNinTPDDrKVVVVVKVVVVVVVVVVVK(5) VDDVinVDD+VTP，NMOS线性， PMOS截止Vin在一定范围变化(VDD+VTP VDD)，Vout始终保持0。2200DPDNNinTNinTNoutoutIIKVVVVVVVin=VTN的垂直线：NMOS截止/导通Vin=VDD+VTP的垂直线：PMOS导通/截止VinVTN=Vout的斜线：NMOS饱和区/线性区VinVTP=Vout的斜线：PMOS线性区/饱和区临界饱和条件： VDS=VGS -VTVDDVVinoutVout +VTP=VinVout+VTN=Vin3 3区的高度为两个阈值之和区的高度为两个阈值之和CMOS反相器的直流电压传输特性曲线理想理想VTCVTC曲线：曲线：（NMOS与PMOS的参数完全对称&假定饱和区电流与漏电压无关）(1)为输出高电平区，(2)、(3)、(4)为转变区，(5)为输出低电平区。其中(3)表现为垂线段。实际实际VTCVTC曲线：曲线：（影响VTC曲线的重要因素是反相器中NMOS与PMOS的参数）(3