bc856cmtf3.1.26(a)所示和圖3.1.26(b)所示是它的代表符號(hào)。tn和tp是結(jié)構(gòu)對(duì)稱的器件,它們的漏極和源極是可互換的,因而傳輸門的輸入和輸出端可以互換使用,即為雙向器件。設(shè)它們的開(kāi)啟電壓|ui|=2Ⅴ,c和c是一對(duì)互補(bǔ)的控制信號(hào)。   

圖3.1.26 cmos傳輸門,(a)電路 (b)符號(hào)

當(dāng)cmos傳輸門用于模擬電路時(shí),tn和tp的襯底分別接-5v和+5Ⅴ,輸入信號(hào)的變化范圍為-5~+5v。當(dāng)cmos傳輸門用于傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí),tn和tp的襯底分別接0v和+5Ⅴ,輸人信號(hào)的變化范圍為0~+5 vs這里以傳輸數(shù)字信號(hào)為例,進(jìn)行電路分析。

對(duì)于襯底的連接方式,以n溝道m(xù)os管為例。為防止電流從漏極直接流入襯底,將襯底連接到地電位,使襯底與漏源極之間形成的pn結(jié)反向偏置。同理,p溝道的襯底接+5v電壓。

傳輸門的工作情況如下:當(dāng)c端接0,c端接+5v時(shí),輸人信號(hào)vi的取值在0~+5Ⅴ范圍內(nèi),tn和tp同時(shí)截止,輸入和輸出之間呈高阻態(tài),傳輸門是斷開(kāi)的。

當(dāng)c端接+5Ⅴ,c端接0時(shí),v1在0~+3Ⅴ的范圍內(nèi),tn導(dǎo)通。在+2~+5v的范圍內(nèi),tp將導(dǎo)通。由此可知,當(dāng)vi在0~+5Ⅴ之間變化時(shí),tn和tp至少有一個(gè)導(dǎo)通。進(jìn)一步分析還可看到,當(dāng)輸入電壓變化時(shí),使兩管的柵源電壓vcs均發(fā)生變化。而mos管漏源間的等效電阻是vcs的函數(shù),因此,兩管漏源間的等效電阻隨輸人電壓的變化而變化。一管導(dǎo)通的程度愈深,另一管的導(dǎo)通程度則相應(yīng)地減小。也就是當(dāng)一管的等效電阻減小,則另一管的等效電阻就增加。由于互補(bǔ)作用的兩管并聯(lián)在一起,使傳輸門導(dǎo)通電阻的變化相對(duì)各單管等效電阻的變化小得多,這是傳輸門的優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)通電阻與輸出端的負(fù)載構(gòu)成分壓器,輸出電壓是兩者對(duì)輸入電壓分壓產(chǎn)生的。因此,導(dǎo)通電阻的穩(wěn)定可以使輸出電壓隨輸入電壓的變化成線性關(guān)系。

表3.1.5 cm0s門電路各系列的性能比較,nmos門電路.

mos數(shù)字集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了由pmos、nmos到cmos的過(guò)程,其中pmos電路問(wèn)世最早。pmos管以空穴作為載流子,nmos管以電子作為載流子,而空穴的遷移率比電子低,因此,pmos電路的工作速度比不上nmos電路,pmos集成電路已很少使用。由于nmos電路的工作速度快,幾何尺寸小,而且生產(chǎn)工藝水平不斷提高和完善,所以在大規(guī)模集成電路領(lǐng)域中,曾廣泛采用nmos技術(shù)。

nmos邏輯門電路全部由n溝道m(xù)os管構(gòu)成。由于集成電路中制作大電阻比制作管子占用的面積大得多,因此用mos管代替電阻。nmos反相器是nmos邏輯門電路的基本電路形式,它的工作管常用增強(qiáng)型器件,而負(fù)載管可以是耗盡型也可以是增強(qiáng)型�，F(xiàn)以耗盡型負(fù)載管的nmos反相器為例來(lái)說(shuō)明它的工作原理。

nmos反相器,圖3.1.28所示為nmos反相器的原理電路,其中,t1為工作管,t2為負(fù)載管。假設(shè)t1管和t2管的開(kāi)啟電壓分別為u1和u2。

負(fù)載管t2的柵極與源極接在一起,根據(jù)n溝道耗盡型mos管的輸出特性曲線可知,t2管始終處于導(dǎo)通狀態(tài),并且其導(dǎo)通電阻是非線性電阻,隨vds減小而越來(lái)越小。

當(dāng)輸人ui為高電平(超過(guò)t1管的開(kāi)啟電壓u1)時(shí),t1導(dǎo)通,輸出ao的電壓值由t1和t2管導(dǎo)通時(shí)所呈現(xiàn)的溝道電阻值之比決定。通常在制造工藝上使t1管的溝道電阻遠(yuǎn)小于t2管的溝道電阻,使輸出為低nmos反電平。                  

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