第3章 CMOS门基础电路_第1页
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文档简介

CMOS门电路门电路由晶体管实现在大信号下可以认为管子工作在开关状态MOSFET是VLSI中应用最广泛的开关器件MOS管结构纵深方向三层结构：金属栅-二氧化硅绝缘层-硅衬底水平方向三个区域：源区-沟道区-漏区MOS管工作原理—N沟道增强型

MOS管工作原理—N沟道增强型

MOS管开关模型栅极上的电压可以控制MOS管的通和断，因此MOS管可以看作栅电压控制的开关NMOS门电路（1）

NMOS门电路（2）

𝐹=(𝑋1∙𝑋2)′NMOS门电路（3）

MOS门电路结构NMOS门电路结构PMOS门电路结构CMOS门电路结构CMOS反相器稳态时都没有电流流过没有静态功耗电压传输特性接近理想反相器

CMOS反相器的传输特性在A区和E区稳态时，电源提供的电流都近似为0在B、C和D区，导通电流非0CMOS与非门上拉网络下拉网络

CMOS或非门𝐹=(𝑋1+𝑋2)′上拉网络下拉网络CMOS门电路结构特点CMOS门电路由NMOS管下拉网络和PMOS管上拉网络构成上拉网络中，“串或并与”“或”用串联的PMOS管实现“与”用并联的PMOS管实现下拉网络中，“串与并或”“或”用并联的NMOS管实现“与”用串联的NMOS管实现输出自上拉网络和下拉网络的连接处输出电路实现逻辑“非”功能CMOS门电路CMOS与门

传输门A和B之间形成了一个双向开关由一个NMOS管和一个PMOS管并联而成加在两个管子栅极上的控制信号互补C为高电平

A和B之间形成一个低阻的电流通路C为低电平 A和B之间是断开的，呈开路状态，称为高阻状态Z三态缓冲器“三态”：输出有逻辑0、1和高阻三种状态输入端X一个输出F一个使能端EN三态缓冲器EN=1F=XEN=1F=X’EN=0F=XEN=0F=X’四种类型三态缓冲器总线复用两个信号复用总线任何时候只有一个三态缓冲器有效，信号连接在总线上其他三态缓冲器处于高阻状态，和总线断开多个信号复用总线双向总线CMOS门电路的传播延时数字系统的速度主要由构成系统的逻辑门的传播延时决定传播延时是反相器响应输入变化所需要的时间反相器的传播延时：

CMOS门电路的传播延时

假设晶体管可以模型化为一个电阻

降低负载电容可以减小门的传播延时CMOS门电路的功耗

静态功耗电容

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