东南大学：《数字逻辑电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 门电路 2.6 CMOS门电路（2/2）、第三章 组合逻辑电路（3.1-3.2）

东南大学远程学院 数字电子技术基础 第十五讲 主讲教师:刘其奇

东南大学远程学院 数字电子技术基础 第十五讲 主讲教师：刘其奇

输入信号电压正常工作范围内(0~VD),保护电 路不起作用。 极管正向导通电压VDF rYDD+VD时,D1导通,T1、T2栅极vG钳位在 DD+V DES C2上的电压不超过VD+Vp DEO ⅥI<0.7时,D2导通,T1、T2栅极v钳位在-VpF, 加在C1上的电压也不会超过VD+ VDEo

输入信号电压正常工作范围内（0~VDD），保护电 路 不起作用。 二极管正向导通电压VDF VI>VDD+VDF时，D1导通，T1、T2栅极vG钳位在 VDD+VDF，C2上的电压不超过VDD+VDF。 VI<0.7时，D2导通， T1、T2栅极vG钳位在-VDF， 加在C1上的电压也不会超过VDD+VDF

(2)输出特性 低电平输出特性 A)低电平输出特性 R OL IH D2 10V 15V

低电平输出特性 A）低电平输出特性 OL I VOL V DD = 5V 10V 15V T2 VDDVOL VIH = VDD D2 i OL I L R （2）输出特性

输出低电平,VoVo,T1负载管截止,T2工作 管导通。Io从负载注入T2,输出电平随Io增加 而增加。 从Do(iDs2)和Vo(vDs2)曲线看出,T2的导通内阻 与(vGs2)有关。(vs2)越大,导通内阻越小。因 此,在相同的负载电流I下,VD越高(vs2越 大),导通时内阻越小,T2漏源之间压降越小, Vo越低

输出低电平，VO=VOL，T1负载管截止，T2工作 管导通。IOL从负载注入T2，输出电平随IOL增加 而增加。 从IOL(iDS2)和VOL(vDS2)曲线看出，T2的导通内阻 与(vGS2)有关。 (vGS2)越大，导通内阻越小。因 此，在相同的负载电流IOL下，VDD越高（vGS2越 大），导通时内阻越小，T2漏源之间压降越小， VOL越低

高电平输出特性 B)高电平输出特性 OH 15V 10V VDD=5V V.=0 OH OH R

高电平输出特性 B）高电平输出特性 T1VDD VIL = 0 VOH OH I L R 15 V 10V V DD = 5 V VOH OH I

如图:vo=VoH,T1导通,T2截止。负载电流IoH 方向如图,而实际电流方向是从门电路输出端 流出。故IoH为负值。 随着负载电流的增加,T1管的导通压降加大, 使得Vo下降。 Vo=VDT1管导通压降。 在同样的loH值之下,T的导通内阻越小,VoH 也就下降越小

如图：vO=VOH，T1导通，T2截止。负载电流IOH 方向如图，而实际电流方向是从门电路输出端 流出。故IOH为负值。 随着负载电流的增加，T1管的导通压降加大， 使得VOH下降。 VOH=VDD-T1管导通压降。 在同样的IOH值之下，T1的导通内阻越小，VOH 也就下降越小

2.6.3CMOS反相器的动态特性 (1)传输延迟时间 输出电压变化滞后输入电压变化。 CMOS管开关过程的延迟,主要由于集成电路内 部电阻、电容以及负载电容的影响。 不是载流子的聚集和消散。 COMS门电路传输延迟主要受ⅤD和负载电容CL 的影响

2.6.3 CMOS反相器的动态特性 （1）传输延迟时间 输出电压变化滞后输入电压变化。 CMOS管开关过程的延迟，主要由于集成电路内 部电阻、电容以及负载电容的影响。 不是载流子的聚集和消散。 COMS门电路传输延迟主要受VDD和负载电容CL 的影响

IH 导通延迟时间 tpuH:截止延迟时间 p:平均延迟时间 .+t PHL PLH 2 PH PLH

t t I v vO VOH 2 1 VIH 2 1 PHL t PLH t tPHL：导通延迟时间； tPLH：截止延迟时间。 tP：平均延迟时间。 2 t t t PHL PLH P + =

2.6.4其他类型的CM0S门电路 其他功能CMOS门电路 CMOS与非门 两个并联P沟道增强型管(负载管); 两个串联N沟道增强型管(工作管)

2.6.4 其他类型的CMOS门电路 两个并联P沟道增强型管（负载管）； 两个串联N沟道增强型管（工作管）。 一、其他功能CMOS门电路 CMOS与非门

CMOS与非门 T1、T3并联,T2、T4串联 A=1.B=0 YT4截止,T3导通,Y=1 A=0,B=1 A T2截止,T1导通,Y=1 A=B=1,T1、T3截止,T2、 T4导通。Y=0 B Y=A?B

CMOS与非门 T3 T1 T2 T4 Y A B VDD T1、T3并联，T2、T4串联 A=1,B=0 T4截止，T3导通，Y=1 A=0，B=1 T2截止，T1导通，Y=1 A=B=1，T1、T3截止，T2、 T4 导通。Y=0 Y = A ? B