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第4章_第1讲_反相器直流特性.ppt

发布:2018-05-14约2.34千字共19页下载文档
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第四章 CMOS单元电路 4.1 反相器直流特性 CMOS Inverter CMOS反相器 4.1 CMOS反相器的直流特性 4.2 CMOS反相器的瞬态特性 4.3.1 CMOS反相器的设计 4.3.2 NMOS反相器 CMOS反相器的直流特性 反相器中MOSFET的工作区域 Voltage Transfer Characteristic(VTC) 1、反相器的VTC 1、 特点:N-O P-L 2、 特点: N-S P-L 反相器VTC 3、 特点:N-S P-S 器件参数对VTC的影响 器件参数对VTC的影响 Voltage Transfer Characteristic(VTC) 实际CMOS反相器的VTC 直流转移特性 2、反相器的直流噪声容限 数字电路中信号在Vdd和Gnd之间转换,各种干扰信号,可能使得电路中某些结点的信号电平偏离理想电平(Vdd,Gnd),产生所谓的噪声 噪声会对电路的可靠性造成影响 反相器噪声容限(Noise Margins) 反相器的直流噪声容限 反相器的直流噪声容限 * * 特点: Vin作为PMOS和NMOS的共栅极; Vout作为共漏极; VDD作为PMOS的源极和体端; GND作为NMOS的源极和体端 V V in out 反相器的逻辑符号 Vin=0,NMOS截止,PMOS导通, 稳态Vout= VDD ,“1”; Vin= VDD,NMOS导通,PMOS截止 , 稳态Vout=0; V in = V DD V DD V out = 0 V out = V DD V in = 0 V DD 反相器的工作特点: Vout=Vin; 稳态单管导通,没有直通电流 V DD V V in out N-O N-L N-S P-O P-L P-S NMOS Off NMOS Linear NMOS Saturation PMOS Off PMOS Linear PMOS Saturation 缩写对照: N-S P-O N-O P-L N-S P-L N-S P-S N-L P-S N-L P-O N-O P-S Vout +VTP=Vin Vout+VTN =Vin 工作区 NMOS PMOS 截止区 VGS ≤ VT VGS ≥ VT 线性区 VGS VT VDS VGS-VT VGS VT VDS VGS-VT 饱和区 VGS VT VDS ≤ VGS-VT VGS VT VDS ≥ VGS-VT 分析直流特性的出发点: 直流条件下没有输出电流 满足:IDN=IDP N-O P-L N-S P-L N-S P-S N-L P-S N-L P-O N-O P-S N-S P-O 比例因子 V DD V V in out Vout +VTP=Vin Vout+VTN =Vin 反相器的逻辑阈值电平(逻辑转折点) Vout +VTP=Vin Vout+VTN =Vin 反相器VTC 4、 特点:N-L P-S 5、 特点: N-L P-O CMOS反相器实现全摆幅 Vout +VTP=Vin Vout+VTN =Vin 1.反相器比例因子对直流特性的影响: 在VTN=-VTP前提下进行考虑, 以便简化问题; V DD V V in out 2.NMOS、PMOS阈值电压的影响; 在Kr=1前提下进行考虑,以便简化问题 V DD V V in out 3区的高度为两个阈值之和 V DD V V in out Vout +VTP=Vin Vout+VTN =Vin 对应Vit的输入, 输出不是一条垂直线 V DD V V in out 分段讨论Inverter的导通电流 1. Vin=VTN Ion=IDN=IDP=0, 2. VTNVinVout-|VTP| Ion=IDN=IDP UP 3. Vin=Vit Ion=Ipeak at Vin=Vit 4. Vout+VTNVinVDD-|VTP| Ion=IDN=IDP DOWN 5. VDD-|VTP|VinVDD Ion=IDN=IDP=0, i ( t ) Inductive coupling
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