cmos門電路是在mos電路的基礎上發(fā)展起來的一種互補對稱場效應管集成電路,目前應用較多。
1.cmos“非”門電路如下圖所示(常稱為cmos反相器)
驅動管采用n溝道增強型(nmos),負載管采用p溝道增強型(pmos),它們一同制作在一塊硅片上。兩管的柵極相聯(lián),由此引出輸入端a;漏極也相聯(lián),由此引出輸出端y。兩者聯(lián)成互補對稱的結構。襯底都與各自的源極相聯(lián)。
當輸入端a為“1”(約為udd)時,驅動管 t1的柵-源電壓大于開啟電壓,它處于導通狀態(tài);而負載管t2的柵-源電壓小于開啟電壓的絕對值,它不能開啟,處于截止狀態(tài)。這時,t2的電阻比t1高的多,電源電壓便主要降在t2上,故輸出端y為“0”(約為零伏)。
當輸入端a為“0”(約為零伏)時, t1截止,而t2導通。這時,電源電壓主要降在t1上,故輸出端y為“1”(約為udd)。
cmos“非”門與nmos相比的:
1)由于兩管不是同時導通,而截止管的電阻很高,這就使在任何時候流過電路的電流都很小,僅為管子的漏電流,所以,這種聯(lián)成互補對稱的“非”門電路的功耗是極其微小的,每門靜態(tài)功耗只有0.01mw。
2)由于輸出低電平約為零伏,輸出高電平約為udd,因此,輸出幅度加強了,并且還可以取用較低的電源電壓(5-15v),這有利于和ttl或其他電路聯(lián)接。cmos的主要缺點是制造工藝較復雜和集成度較低。
其邏輯功能:。
2.cmos“與非”門電路如下圖所示
驅動管和都導通,電阻很低;而負載管和為p溝道增強型管,兩者并聯(lián)。負載管整體與驅動管相串聯(lián)。
當a,b兩個輸入端全為“1”時,驅動管t1和t2都導通,電阻很低;而負載管t3和t4不能開啟,都處于截止狀態(tài),電阻很高(并聯(lián)后電阻讓很高)。這時,電源電壓主要降在負載管上,故輸出端y為“0”。
當輸入端有一個或全為“0”時,則串聯(lián)的驅動管截止,而相應的負載管導通,因此負載管的總電阻很低,驅動管的總電阻卻很高。這時,電源電壓主要降在串聯(lián)的驅動管上,故輸出端y為“1”。
其邏輯功能:。
3.cmos“或非”門電路如下圖所示
驅動管和為n溝道增強型,兩者并聯(lián);而負載管和為p溝道增強型,兩者串聯(lián)。
當a,b兩個輸入端全為“1”或其中一個為“1”時,輸出端y為“0”。只有當輸入端全為“0”時,輸出端才為“1”。
其邏輯功能:
4.cmos傳輸門電路
cmos傳輸門電路如上圖(a)所示,
它由nmos管和pmos管并聯(lián)而成。兩管的源極相聯(lián),作為輸入端;兩管的漏極相聯(lián),作為輸出端(輸入端和輸出端可以對調)。兩管的柵極作為控制極,分別加一對互為反量的控制電壓c和進行控制。
設兩管的開啟電壓絕對值均為3v。如在t1管的柵極加+10v,在t2管的柵極加0v,當輸入電壓u1在0-10v范圍內連續(xù)變化時,傳輸門開通,u1可傳輸?shù)捷敵龆?,即u0=u1。因為,當u1在0-7v范圍內變化時,t1導通;當u1在3-10v范圍內變化時,t2導通。可見,當u1在0-10v范圍內變化時,至少一個管導通,這相當于開關接通。此時,cmos傳輸門可以傳輸模擬信號,所以也稱為模擬開關。如果在t1管的柵極加0v,在t2管的柵極加+10v,當u1在0-10v范圍內變化時,兩管都截止,傳輸門關斷,這相當于開關斷開,u1不能傳輸?shù)捷敵龆恕?br> 可知,cmos傳輸門的開通和關斷取決于柵極上所加的控制電壓。當c為“1”(為“0”)時,傳輸門開通,反之則關斷。上圖(b)為傳輸門的圖形符號。