VCMOS反相器VDp+VTp≤VN≤VDp时:ViNN管线性P管截止Vour=O；如图e一f段。CMOS反相器有以下优点(1)传输特性理想，过渡区比较陡(2)逻辑摆幅大：VoH=VpD，VoL=0(3）一般Vm位于电源Vpp的中点，即Vm=Vpp/2，因此噪声容限很大。(4)只有在状态转换为b一e段时两管才同时导通，才有电流通过，因此功耗很小。(5)CMOS反相器是利用P、N管交替通、断来获取输出高、低电压的，而不象单管那样为保证Voi足够低而确定P、N管的尺寸，因此CMOS反相器是无比（Ratio-Less）电路。西安交通大学微电子研究所Chap4 P.17
微电子研究所 Chap4 P.17 CMOS反相器 VDD+VTP≤VIN≤VDD时： N管线性 P管截止 VOUT=0； 如图e — f 段。 CMOS反相器有以下优点： (1) 传输特性理想，过渡区比较陡 (2) 逻辑摆幅大：VOH=VDD, VOL=0 (3) 一般VM位于电源VDD的中点，即VM=VDD/2，因此噪声容限很大。 (4) 只有在状态转换为b－e段时两管才同时导通，才有电流通过，因此 功耗很小。 (5) CMOS反相器是利用P、N管交替通、断来获取输出高、低电压的， 而不象单管那样为保证VOL足够低而确定P、N管的尺寸，因此 CMOS反相器是无比（Ratio-Less）电路
CMOS反相器逻辑阈值电压VM■为了有良好的噪声容限，一般应要求VM=Vpp/2，如果假设：β=β，Vtn=/Vtpl，则有：Vm=Vpp/2。所以取β=β，可以满足要求。逻辑阀值电压Vw=BV+B,Wop+Vn)VppD-VTN+VTPTN1+ β% / βpN+Bp对称性要求，β=β，上升沿和下降沿相等。为了提高电路的工作速度，一般取Lp=Ln=Lmin则：W,Wn=μn/μp，即p管的栅要比n管的宽μn/μp倍，一般取2~3倍。西安交通大学微电子研究所Chap4 P.18
微电子研究所 Chap4 P.18 CMOS反相器逻辑阈值电压VM 为了有良好的噪声容限，一般应要求VM=VDD/2， 如果假设： βn=βp ，VTN=|VTP|，则有：VM=VDD/2。 所以取βn=βp ，可以满足要求。 对称性要求，βn=βp，上升沿和下降沿相等。 为了提高电路的工作速度，一般取Lp=Ln=Lmin 则：Wp/Wn=μn/μp，即p管的栅要比n管的宽μn/μp 倍，一般取2~3倍。 ( ) 1 / N TN P DD TP DD TN TP M TN N P NP V VV VVV V V β β β β ββ + + − + = =+ + + 逻辑阈值电压
CMOS反相器逻辑阈值电压VM2.5由前面推出的N管、P管饱和时的公式：增大PMOS2VDD -ViN +VTE减小NMOSVM = VTN +1+β%/ βpM1.5可以看出VM和P管、N正常1管的尺寸有关。但是输减小PMOS增大NMOS出的VoH和Vol与P管和0.5N管的尺寸无关，所以CMOS静态反相器是无0+比电路。1200.51.52.5Vin (M)西安交通大学微电子研究所Chap4 P.19
微电子研究所 Chap4 P.19 CMOS反相器逻辑阈值电压VM 由前面推出的N管、P 管饱和时的公式： 可以看出VM和P管、N 管的尺寸有关。但是输 出的VOH和VOL与P管和 N管的尺寸无关，所以 CMOS静态反相器是无 比电路。 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 VIN (V) VOUT (V) 正常 增大PMOS 减小NMOS 减小PMOS 增大NMOS 1 / DD TN TP M TN N P VVV V V β β − + = + +
噪声容限（NoiseMargin）数字集成电路中的噪声会给可靠性带来影响v(t)i(t)00Inductive couplingCapacitive couplingPowerandgroundnoise西安交通大学微电子研究所Chap4 P.21
微电子研究所 Chap4 P.21 噪声容限（Noise Margin） 数字集成电路中的噪声会给可靠性带来影响。 i(t) Inductive coupling Capacitive coupling Power and ground noise v(t) VDD
输入输出特性：Voltage Transfer Characteristics (VTC)V(y)VOH = f(VIL)OHVoL = f(ViH)V(y)=V(x)VM=f(VM)SwitchingThresholdVOLV(x)'VH11Nomina:VoltageLevels西安交通大学微电子研究所Chap4 P.22
微电子研究所 Chap4 P.22 输入输出特性： Voltage Transfer Characteristics (VTC) V(x) V(y) VOH VOL VM VIH VIL f V(y)=V(x) Switching Threshold Nominal Voltage Levels VOH = f(VIL) VOL = f(VIH) VM = f(VM)