CMOS集成门电路

接线图 2023年07月21日 22:51 228 admin

　　以MOS管作为开关元件的门电路称为MOS门电路。由于MOS集成门电路具有制造工艺简单、集成度高、功耗小、抗干扰能力强等优点，因此，在数字集成电路产品中占据着相当大的比例。下面以CMOS反相器和与非门为例对其结构和原理作简单介绍。

　　（1）CMOS反相器 

　　①电路结构

　　CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成，通常用P沟道增强型MOS管作为负载管，N沟道增强型MOS管作为工作管。如图1所示，PMOS管T_P为负载管（开启电压用V_TP<0）, NMOS管T_N为工作管（开启电压用V_TN> 0），两管的栅极相连作为输入端，两管的漏极相连作为输出端。T_N的源极接地，T_P的源极接电源。为了保证电路正常工作，电源电压V_DD需大于T_N管开启电压V_TN和T_P管开启电压V_TP绝对值的和，即V_DD＞V_TN+|V_TP|，一般V_DD＝5V。

CMOS集成门电路第1张　　　

图1CMOS反相器电路图

　　②工作原理

　　电路中，当v_i=0V时，T_N截止，T_P导通，电路工作在截止状态，输出电压v_o≈V_DD为高电平；当v_i＝V_DD时，T_N导通，T_P截止，电路工作在导通状态，输出电压v_o≈0V。即“若输入为低，则输出为高；若输入为高，则输出为低”。因此，该电路实现了反相器功能，即“非”的逻辑功能，电路输出与输入的关系为 CMOS集成门电路第2张。

　　（2）CMOS与非门

　　①电路结构

　　图2所示是一个两输入端的CMOS与非门电路，它由两个串联的NMOS管T_N1、T_N2和两个并联的PMOS管T_P1、T_P2构成。每个输入端连到一个PMOS管和一个NMOS管的栅极。

CMOS集成门电路第3张

图2 CMOS与非门电路

　　②工作原理

　　当输入A、B均为高电平时，T_N1和T_N2导通，T_P1和T_P2截止，输出端F为低电平；当输入A、B中至少有一个为低电平时，对应的T_N1和T_N2中至少有一个截止，T_P1和T_P2中至少有一个导通，输出F为高电平。因此，该电路实现了“与非”逻辑功能，电路输出与输入的关系为 CMOS集成门电路第4张。