CMOS反相器的特性
反相器的意思就是“反轉”,是將輸入的信號電平反轉輸出的電路。圖10.5是將MOS晶體管置換為開關的反相器電路。就是說p溝/n溝MOS晶體管承擔這個開關的任務。
1.Vin=Vss的場合
n溝MOS晶體管的VGS為OV,處于OFF狀態。p溝MOS晶體管的襯底與VDD等電位,所以等效地VGS為VDD,處于ON狀態。所以作為反相器來說,n溝MOS晶體管OFF時只有漏電流(幾乎為零)流動,如圖10. 6(a)所示,輸出電壓Vout除非不取出電流,否則幾乎與VDDr等電壓。
2.Vin=VDD的場合
p溝MOS晶體管OFF,n溝MOS晶體管ON,p溝MOS晶體管OFF時只有漏電流。所以,輸出電壓Vout如圖10. 6(b)所永,接近Vss的電位。
3.Vss<Vin<VTN的場合
其特性與Vin=Vss的場合大致相同。
4.(VDD-|VTP|)<Vin<VDD的場合
其特性與Vin=VDD的場合大致相同。
5,VTN≤Vin≤(VDD -|VTP|)的場合
這時,p溝MOS晶體管與n溝MOS晶體管的阻抗的大小逆轉,反相器的輸出處于從“H”變化為“L”的過渡點。把這時的輸入電壓叫做邏輯閾值電壓或者電路
閾值電壓。
這期間,n溝MOS晶體管與p溝MOS晶體管都處于ON狀態,n溝MOS晶體管中,VDS= VoutVGS= Vin
同樣地,p溝MOS晶體管中,
VDS=Vout-VDD
VGS=Vin-VDD
因而n溝MOS晶體管與p溝MOS晶體管在飽和區中IDS的表達式分別變形為
下式:
—IDS=KP(Vin-VDD-|VTP|)2 (10.1)
IDS=KN(Vin-|VTN|)2 (10. 2)
以上五種用圖表示,就是圖10.7
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