在集成門(mén)電路中，帶有施密特觸發(fā)器輸入的反相器和與非門(mén),如施密特cmos六反相器cc40106,施密特ttl四輸入雙與非門(mén)ct5413/ct7413等。集成施密特觸發(fā)器性能穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛，下面以cmos集成施密特觸發(fā)器cc40106為例介紹其工作原理。
圖1 cmos集成施密特觸發(fā)器電路 (a) 電路圖 (b) 邏輯符號(hào) (c) 傳輸特性曲線
由圖1(ａ)可見(jiàn)，它由施密特電路、整形級(jí)和緩沖輸出級(jí)組成。
1.施密特電路
施密特電路由p溝道m(xù)os管tp1～tp３、n溝道m(xù)os管tn4～tn6組成，設(shè)p溝道m(xù)os管的開(kāi)啟電壓vgs為vtp，n溝道m(xù)os管開(kāi)啟電壓vgs為vtn，輸入信號(hào)vⅰ為三角波。
當(dāng)vⅰ=0時(shí)，tp1、tp2導(dǎo)通，tn4、tn5截止，電路中vo＇為高電平（vo＇≈vdd），tp9截止，tn10導(dǎo)通，v＂為低電平，使tp11導(dǎo)通，tn12截止，vo=voh。v0使tp7導(dǎo)通，tn8截止，維持vo＇≈vdd,vo＇的高電平同時(shí)使tp3截止，tn6導(dǎo)通且工作于源極輸出狀態(tài)。即tn5的源極tn4的漏極電位vs5≈vdd-vtn６，該電位較高。
vⅰ電位逐漸升高，當(dāng)vⅰ>vtn4時(shí)，tn4先導(dǎo)通，由于tn5其源極電壓vs5較大，即使vⅰ>vdd/2，tn5仍不能導(dǎo)通，直至vⅰ繼續(xù)升高直至tp1、tp2趨于截止時(shí)，隨著其內(nèi)阻增大，vo＇和vs5才開(kāi)始相應(yīng)減少。
當(dāng)vⅰ-vs5≥vtn5時(shí)，tn5導(dǎo)通，并引起如下正反饋過(guò)程：
于是tp1、tp2迅速截止，vo＇為低電平，電路輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換為vo=0。
vo＇的低電平使tn6截止，tp3導(dǎo)通且工作于源極輸出器狀態(tài)，tp2的源極電壓vs2≈0-vtp。
同理可分析，當(dāng)vⅰ逐漸下降時(shí)，電路工作過(guò)程與vⅰ上升過(guò)程類(lèi)似，只有當(dāng)│vⅰ-vs2│>│vtp│時(shí)，電路又轉(zhuǎn)換為vo＇為高電平，vo=voh的狀態(tài)。
在vdd>>vtn +│vtp│的條件下，電路的正向閾值電壓vt+遠(yuǎn)大于vdd/2，且隨著vdd增加而增加。在vⅰ下降過(guò)程中的負(fù)向閾值電壓vt-也要比vdd/2低得多。
由上述分析可知，電路在vⅰ上升和下降過(guò)程分別有不同的兩個(gè)閾值電壓，具有施密特電壓傳輸特性。其傳輸特性如圖10.9.3所示。
2.整形級(jí)
整形級(jí)由tp7、tp8、tp9、t10組成，電路為兩個(gè)首尾相連的反相器。在vo＇上升和下降過(guò)程中，利用兩級(jí)反相器的正反饋?zhàn)饔每墒馆敵霾ㄐ斡卸钢钡纳仙睾拖陆笛亍?br>3.輸出級(jí)
輸出級(jí)為tp11和tn12組成的反相器，它不僅能起到與負(fù)載隔離的作用，而且提高了電路帶負(fù)載能力。
圖2所示為4輸入與非門(mén)（ttl）電路，圖中d1～d4構(gòu)成四輸入二極管與門(mén)，t1、t2構(gòu)成射級(jí)耦合雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（施密特觸發(fā)器），t3、d5是射級(jí)跟隨器，完成電平轉(zhuǎn)移，t4、t5、t6構(gòu)成推拉式輸出電路。
圖2 四輸入與非門(mén)施密特電路圖