CMOS反相器电压传输特性VTCNMOS截止VTHEOTPMOS线性NMOS饱和2.50?PMOS线性abV.2 +DDCNMOS饱和=V-VTHN1.5MMIpPMOS饱和OAVoUTLN4doNMOS线性0.5MInNMOS线性PMOS饱和PMOS截止eof0011.520.52.5Vin (M)西安交通大学品微电子研究所Chap4 P.12
微电子研究所 Chap4 P.12 CMOS反相器电压传输特性VTC 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 VIN (V) VOUT (V) NMOS截止 PMOS线性 NMOS饱和 PMOS线性 NMOS饱和 PMOS饱和 NMOS线性 PMOS饱和 NMOS线性 PMOS截止 a b c d e f Vout=Vin-VTHN Vout=Vin-VTHP
CMOS反相器电压传输特性（解析法电流方程如下：设VTp=-VTNNMOS晶体管：VGsn=Vn，VDsn=V。out0截止..0≤VN≤VTNBA(VIN-VTNVTN<VIN≤VouT+VTN饱和2B[(Vw -Vi) -(Vw -Vx -Vour)}..Oour +Vi <Viw 性PMOS晶体管：VGsp=Vn—VDD，VDsp=Vout—VDDVDD+Vp≤VIN<VDD截止P(ViN-VDp-Vp)2.Vour+VTp≤VIN<VDp+VTp饱和[(VN-Vre-Vpp)? -(V-Vp-Vour)]....IN<Vour +VTp线性西安交通大学微电子研究所Chap4 P.13
微电子研究所 Chap4 P.13 CMOS反相器电压传输特性 (解析法 ) 2 2 2 0 0 ( ) 2 ( )( ) 2 IN TN N N IN TN TN IN OUT TN N IN TN IN TN OUT OUT TN IN V V I VV V VV V VV VVV V V V β β ⎧ ⎪ ≤ ≤ ⎪ ⎪ = − <≤ ⎨ ⎪ ⎪ ⎡ ⎤ − − −− +< ⎪ ⎣ ⎦ ⎩ """""""""""""""""" """"""""" "" 截止 + 饱和 线性 2 2 2 0 ( ) 2 ( )( ) 2 DD TP IN DD P P IN DD TP OUT TP IN DD TP P IN TP DD IN TP OUT IN OUT TP VVVV I VV V V VVV V VVV VVV VV V β β ⎧ ⎪ +≤< ⎪ ⎪ = − − +≤< + ⎨ ⎪ ⎪ ⎡ ⎤ −− − −− < + ⎪ ⎣ ⎦ ⎩ """""""""""""""""" """""""""" """ 截止 饱和 线性 PMOS晶体管： VGSp ＝ Vin － VDD，VDSp ＝ Vout － VDD NMOS晶体管： VGSn ＝ Vin，VDSn ＝ Vout 电流方程如下：设 VTP=- VTN
VDDCMOS反相器直流传输特性MI0≤V≤VT~时：VNOUTN管截止P管线性（VIN<VTN）MP管无损地将VDp传送到输出端：Vour=VDD，如图a一b段。VrN<VIn<Vour+Vrp时:N管饱和，P管线性由In=-Ip得：Vour = Vin -Vtp + /(ViN -Vrpe -Vpp)? -N(VN-VN)β,如图b一c段西安交通大学微电子研究所Chap4 P.14
微电子研究所 Chap4 P.14 CMOS反相器直流传输特性 VTN<VIN<VOUT+VTP时： N管饱和，P管线性 由In=-Ip得： 如图b—c段 2 2 ( )( ) N OUT IN TP IN TP DD IN TN P V VV VVV VV β β =−+ −− − − 0≤VIN≤VTN时： N管截止 P管线性（VIN<VTN） P管无损地将VDD传送到输出端：VOUT=VDD， 如图a－b段
CMOS反相器VVouT+VTp≤VI≤Vour+VT时：N管饱和，P管饱和由In=-Ip得：Vw = ev+e,Wop +v)VDp - ViN +VT-VTN1+/β/ βpB+βpVour与VN无关(Vour与VN关系为一条垂直线，在一级近似下得到)，Vour电压从(ViN-Vrp)直线下降到（ViN-VIN），该输入电压V称为CMOS反相器的逻辑阈值电压VM，或转换电压，如图c一d段。VDD - VTn +VTFVM =VTN +1+/β/ βp西安交通大学微电子研究所Chap4 P.15
微电子研究所 Chap4 P.15 CMOS反相器 VOUT+VTP≤VIN≤VOUT+VTN时： N管饱和，P管饱和 由In=-Ip得： VOUT与VIN无关(VOUT与VIN关系为一条垂直线，在一级近似 下得到)，VOUT电压从(VIN-VTP)直线下降到（VIN-VTN），该 输入电压VIN称为CMOS反相器的逻辑阈值电压VM，或转换 电压，如图c — d段。 ( ) 1 / N TN P DD TP DD TN TP IN TN N P NP V VV VVV V V β β β β ββ + + − + = =+ + + 1 / DD TN TP M TN N P VVV V V β β − + = + +
VpDCMOS反相器VNOUT/ouT+VTN<ViIN<VDD+VTp时:N管线性，P管饱和，由In=-lp得：BVVour = VIN - ViN +1IAβn如图d一e段。西安交通大学微电子研究所Chap4 P.16
微电子研究所 Chap4 P.16 CMOS反相器 VOUT+VTN<VIN<VDD+VTP时： N管线性，P管饱和，由In=-Ip得： 如图d — e段。 2 2 ( )( ) P OUT IN TN IN TN IN TP DD N V VV VV VVV β β =−+ − − −−