五、CMOS电路 (一)、CMOs反相器工作原理 CMOS电路的结构特点是: 个N沟道管和一个P沟道管配 人 对使用,即N、P互补(Comp lementary) P管作负载管,N管作输入管, 两管栅极接在一起。 G 注意:P沟的开启电压是负值 栅极电压要低于源极。 两管导通时的电阻较小为RoN 图41CMos反相器两管截止时的电阻很大为RoF
五、 CMOS 电路 （一）、CMOS反相器工作原理 CMOS 电路的结构特点是： 一个N沟道管和一个P沟道管配 对使用，即N、P互补（Complementary）。 P管作负载管，N管作输入管， 两管栅极接在一起。 注意：P沟的开启电压是负值 栅极电压要低于源极。 两管导通时的电阻较小为RON 两管截止时的电阻很大为ROFF
当输入电压V为低电平时,V=0 P管导通,N管截止,输出电压V0为: ROFF V0= VDD≈VDD RoFF+ RON 当输入电压V为高电平时,V=VDD P管截止,N管导通,输出电压V0为: RON VO ⅤDD≈0V rofF+ RON 与E/EMOS反相器相比,输出高电平=VDD且总 有一个管子是截止的(稳态),工作电流极小,功耗极 低
当输入电压VI为低电平时，VI=0 P管导通，N管截止，输出电压V0为： ROFF V0 = —————— VDD VDD ROFF + RON 当输入电压VI为高电平时，VI=VDD P管截止，N管导通，输出电压V0为： RON V0 = —————— VDD 0 V ROFF + RON 与 E/E MOS 反相器相比，输出高电平= VDD 且总 有一个管子是截止的（稳态），工作电流极小，功耗极 低
二)、CMOS反相器的电压、电流传输特性 电压传输特性是指输入电压与输出电压之间的关系。 首先由CMOS反相器电路,我们先确定VI、ⅴO与两个管 子极电压之间的关系: 对N管VGSN=VI VDSNEVO 对P管ⅴGSP=VI- VDD VDSP= VO- VDD 对N沟输入管,我们关心V在两个转折点的情况: 第一点截止或导通标志点在于GS(th)N 第二点饱和或非饱和标志点在于: ⅤGsN-VGS(th)N=ⅤDSN 由于vGSN=VI所以可改写为:VI-ⅤGs(thN=O VDSNEVO ⅵI=Vo+ VGS(th)N
（二）、CMOS反相器的电压、电流传输特性 电压传输特性是指输入电压与输出电压之间的关系。 首先由CMOS反相器电路，我们先确定VI、VO与两个管 子极电压之间的关系： 对N管 VGSN=VI VDSN=VO 对P管 VGSP=VI — VDD VDSP= VO — VDD 对N沟输入管，我们关心VI在两个转折点的情况： • 第一点 截止或导通 标志点在于 VGS(th)N • 第二点 饱和或非饱和 标志点在于： VGSN — VGS(th)N = VDSN 由于VGSN=VI 所以可改写为： VI — VGS(th)N = VO VDSN=VO VI = VO + VGS(th)N
因此,由上述两个标志点,可将V变化分为三个区间: 0 VGS(thN VO+ vGs(thN VDD 同理,对P沟负载管,我们关心Ⅵ在两个转折点的情况: 第一点截止或导通标志点在于VDD+vGS(th)P 第二点饱和或非饱和标志点在于: ⅤGSP-VGS(th)P=ⅤDSP 由于GSP= VI- VDD VDSP=VO-VDD 可改写为:Ⅵ-VD-VG(th)P=VO-DD ⅵI=vO+VGS(th)P 由上述两个标志点,可将V变化分为三个区间: 0Vo+VGs(th)P→vDD+vGS(th)P→VDD 我们可将VI从0到VDD的全程划分为六个刻度,序号如图 注意:N管和P管的开启电压分别为正值和负值
因此，由上述两个标志点，可将VI变化分为三个区间： 0 VGS(th)N VO + VGS(th)N VDD 同理，对P沟负载管，我们关心VI在两个转折点的情况： • 第一点 截止或导通 标志点在于 VDD+ VGS(th)P • 第二点 饱和或非饱和 标志点在于： VGSP — VGS(th)P = VDSP 由于VGSP=VI — VDD VDSP= VO — VDD 可改写为：VI — VDD — VGS(th)P = VO — VDD VI = VO + VGS(th)P 由上述两个标志点，可将VI变化分为三个区间： 0 VO + VGS(th)P VDD+ VGS(th)P VDD 我们可将VI从0到VDD的全程划分为六个刻度，序号如图 注意：N管和P管的开启电压分别为正值和负值
至此,我们综合两管的转换标志点,将输入范围分 成六个刻度,五个区间,在每个区间两管有明确的工作 状态,它们对输出产生直接的影响。见表45-1 表3-5-1CM0S电路M0S管的工作状态表 作区 输人电压功范围 PMS管NMS管输出 O<U<VASt n 非饱和截止=Vm VGSth N SU<wo+VGS(th )P 非饱和炮和 vo+VAst)Psu<vo+VGs(th N 炮和饱和 vo+VAst(t N <u<V D+Vesth )P 饱和非炮和 DTv Gs(thPSUVDD 截止非饱和0≈0
至此，我们综合两管的转换标志点，将输入范围分 成六个刻度，五个区间，在每个区间两管有明确的工作 状态，它们对输出产生直接的影响。 见表4-5-1