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三态输出门电路图解
接线图
2023年07月21日 22:49 336
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MOS逻辑门电路是继TTL之后发展起来的另一种应用广泛的数字集成电路。由于它功耗低、抗干扰能力强、工艺简单，几乎所有的大规模、超大规模数字集成器件都采用MOS工艺。就其发展趋势看，MOS电路特别是ＣＭＯＳ电路有可能超越TTL成为占统治地位逻辑器件。
CMOS逻辑门电路是由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管互补而成，通常称为互补型MOS逻辑电路，简称CMOS逻辑电路。下面以CMOS非门为例介绍CMOS门电路的工作原理及特性。
1、CMOS非门
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| 图1 CMOS非门基本电路 |
（1）电路结构及工作原理
CMOS非门的基本电路结构如图1所示，其中TP是P沟道增强型MOS管，TN是N沟道增强型MOS管。
假如TP和TN的开启电压分别为UTP和UTN，则要求VDD>UTP+UTN。
当输入为低电平，即ui=0时，TN截止，TP导通，故uo≈VDD，输出高电平。
当输入为高电平，即ui=VDD时，TP截止，TN导通，故uo≈0，输出低电平。所以该电路实现了非逻辑。
通过以上分析可以看出，在CMOS非门电路中，无论电路处于何种状态，TP、TN中总有一个截止，所以它的静态功耗极低，有微功耗电路之称。
（2）电压传输特性
在图1所示的CMOS非门电路中，设VDD>UTP+UTN。,且UTP=UTN，TP和TN具有同样的导通内阻RON和截止内阻ROFF，则输出电压随输入电压变化的曲线，即电压传输特性如图2所示。
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| 图2 CMOS非门的电压传输特性 |
从图2所示的曲线上可以看出，CMOS非门的电压传输特性不仅有阀值电压UT=1/2VDD的特点，而且曲线转折区的曲率很大，因此更接近于理想的开关特性，从而使CMOS非门电路获得了更大的输入端噪声容限。
2、CMOS与非门电路
CMOS与非门电路如图3所示。驱动管TN1和TN2为N沟道增强型MOS管，两者串联，负载管TP1和TP2为P沟道增强型MOS管，两者并联，负载管整体与驱动管相串联。
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| 图3 CMOS与非门电路 |
当A、B两个输入端均为高电平时，TP1和TP2，TN1和TN2导通，Y输出低电平；当A、B两个输入端中有一个以上为低电平（如A端为低电平）时，TP2导通，其他管均截止，Y输出高电平，实现了与非逻辑。CMOS与非门电路在结构上也是互补对称的，因此它具有和CMOS非门电路相同的优点。
3、CMOS或非门电路
CMOS或非门电路如图4所示。驱动管TN1和TN2为N沟道增强型MOS管，两者并联，负载管TP1和TP2为P沟道增强型MOS管，两者串联，驱动管整体与负载管相串联。
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| 图4 CMOS或非门电路 |
当A、B两个输入端全为“1”时，输出端Y为低电平；只有当A、B全为“0”时，Y才输出高电平。实现了或非逻辑关系。
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