CMOS逻辑门电路

　　CMOS反相器在电容负载情况下，它的开通时间与关闭时间是相等的，这是因为电路具有互补对称的性质。下图表示当v_I=0V时 ，T_N截止，T_P导通，由V_DD通过T_P向负载电容C_L充电的情况。由于CMOS反相器中，两管的g_m值均设计得较大，其导通电阻较小，充电回路的时间常数较小。类似地，亦可分析电容C_L的放电过程。CMOS反相器的平均传输延迟时间约为10ns。

二、CMOS门电路

1.与非门电路

　　下图是2输入端CMOS与非门电路，其中包括两个串联的N沟道增强型MOS管和两个并联的P沟道增强型MOS管。每个输入端连到一个N沟道和一个P沟道MOS管的栅极。当输入端A、B中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的NMOS管截止，与它相连的PMOS管导通，输出为高电平；仅当A、B全为高电平时，才会使两个串联的NMOS管都导通，使两个并联的PMOS管都截止，输出为低电平。

　　因此，这种电路具有与非的逻辑功能，即
　　n个输入端的与非门必须有n个NMOS管串联和n个PMOS管并联。

2.或非门电路

　　下图是2输入端CMOS或非门电路。其中包括两个并联的N沟道增强型MOS管和两个串联的P沟道增强型MOS管。

　　当输入端A、B中只要有一个为高电平时，就会使与它相连的NMOS管导通，与它相连的PMOS管截止，输出为低电平；仅当A、B全为低电平时，两个并联NMOS管都截止，两个串联的PMOS管都导通，输出为高电平。
　　因此，这种电路具有或非的逻辑功能，其逻辑表达式为

　　显然，n个输入端的或非门必须有n个NMOS管并联和n个PMOS管并联。
　　比较CMOS与非门和或非门可知，与非门的工作管是彼此串联的，其输出电压随管子个数的增加而增加；或非门则相反，工作管彼此并联，对输出电压不致有明显的影响。因而或非门用得较多。

3.异或门电路

　　上图为CMOS异或门电路。它由一级或非门和一级与或非门组成。或非门的输出。而与或非门的输出L即为输入A、B的异或

　　如在异或门的后面增加一级反相器就构成异或非门，由于具有的功能，因而称为同或门。异成门和同或门的逻辑符号如下图所示。

三、BiCMOS门电路

　　双极型CMOS或BiCMOS的特点在于，利用了双极型器件的速度快和MOSFET的功耗低两方面的优势，因而这种逻辑门电路受到用户的重视
。

1.BiCMOS反相器

　　上图表示基本的BiCMOS反相器电路，为了清楚起见，MOSFET用符号M表示BJT用T表示。T₁和T₂构成推拉式输出级。而M_p、M_N、M₁、M₂所组成的输入级与基本的CMOS反相器很相似。输入信号v_I同时作用于M_P和M_N的栅极。当v_I为高电压时M_N导通而M_P截止；而当v_I为低电压时,情况则相反，M_p导通，M_N截止。当输出端接有同类BiCMOS门电路时，输出级能提供足够大的电流为电容性负载充电。同理，已充电的电容负载也能迅速地通过T₂放电。
　　上述电路中T₁和T₂的基区存储电荷亦可通过M₁和M₂释放，以加快
电路的开关速度。当v_I为高电压时M₁导通，T₁基区的存储电荷迅速消散。这种作用与TTL门电路的输入级中T₁类似。同理 ，当v_I为低电压时，电源电压V_DD通过M_P以激励M₂使M₂导通，显然T₂基区的存储电荷通过M₂而消散。可见，门电路的开关速度可得到改善。

2.BiCMOS门电路

　　根据前述的CMOS门电路的结构和工作原理，同样可以用BiCMOS技术实现或非门和与非门。如果要实现或非逻辑关系，输入信号用来驱动并联的N沟道MOSFET，而P沟道MOSFET则彼此串联。正如下图所示的
2输入端或非门。

　　当A和B均为低电平时，则两个MOSFET M_PA和M_PB均导通，T₁导通而M_NA和M_NB均截止，输出L为高电平。与此同时，M₁通过M_PA和M_pB被V_DD所激励，从而为T₂的基区存储电荷提供一条释放通路。
　　另一方面，当两输入端A和B中之一为高电平时 ，则M_pA和M_pB的通路被断开，并且M_NA或M_NB导通，将使输出端为低电平。同时，M_1A或M_1B为T₁的基极存储电荷提供一条释放道路。因此 ，只要有一个输入端接高电平，输出即为低电平。

四、CMOS传输门

　　MOSFET的输出特性在原点附近呈线性对称关系，因而它们常用作模拟开关。模拟开关广泛地用于取样——保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。下面着重介绍CMOS传输门。

　　所谓传输门（TG）就是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成，如上图所示。T_P和T_N是结构对称的器件，它们的漏极和源极是可互换的。设它们的开启电压|V_T|=2V且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V 。为使衬底与漏源极之间的PN结任何时刻都不致正偏 ，故T_P的衬底接+5V电压，而T_N的衬底接-5V电压 。两管的栅极由互补的信号电压（+5V和-5V）来控制，分别用Ｃ和表示。
　　传输门的工作情况如下：当C端接低电压-5V时T_N的栅压即为-5V，v_I取-5V到+5V范围内的任意值时，T_N均不导通。同时,T_P的栅压为+5V
，T_P亦不导通。可见，当C端接低电压时，开关是断开的。
　　为使开关接通，可将C端接高电压+5V。此时TN的栅压为+5V ，v_I在-5V到+3V的范围内，T_N导通。同时T_P的棚压为-5V ，v_I在-3V到+5V的范围内T_P将导通。
　　由上分析可知，当v_I＜-3V时，仅有T_N导通，而当v_I＞+3V时，仅有T_P导通当v_I在-3V到+3V的范围内，T_N和T_P两管均导通。进一步分析
还可看到，一管导通的程度愈深，另一管的导通程度则相应地减小。换句话说，当一管的导通电阻减小，则另一管的导通电阻就增加。由于两管系并联运行，可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是CMOS传输出门的优点。
　　在正常工作时，模拟开关的导通电阻值约为数百欧，当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时，可以忽略不计。
　　CMOS传输门除了作为传输模拟信号的开关之外，也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。

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