23CMOS集成门电路PowerPoint演示文.pptx

【23 CMOS集成门电路】是数字集成电路中的一种重要类型，主要应用于逻辑运算和数据处理。CMOS，即互补金属氧化物半导体，其特点在于功耗低、速度快且抗干扰能力强。 CMOS反相器是CMOS集成门电路的基础单元，由一个N沟道MOSFET（N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，简称TN）和一个P沟道MOSFET（P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，简称TP）组成。工作原理基于这两种类型的MOSFET之间的互补性。当输入电压低于阈值电压UTN时，TN截止，TP导通，输出为高电平VDD；反之，当输入电压高于阈值电压UTP时，TP截止，TN导通，输出为低电平0V。阈值电压通常设定为VDD的一半，如0.5VDD。 静态特性主要包括电压传输特性和电流传输特性。电压传输特性描述了输入电压与输出电压的关系，当输入电压在UTN和UTP之间变化时，输出电压在0V和VDD之间线性变化。电流传输特性则反映了输入电压与漏极电流iD的关系，输入电压在阈值电压附近时，漏极电流近似为0，表明器件处于低功耗状态。 CMOS与非门、或非门、与门和或门是基本的逻辑门电路。与非门的输出为1只有当所有输入均为0，或非门的输出为1只有当所有输入均为0或至少有一个输入为1。与门的输出为1只有当所有输入均为1，或门的输出为1只要至少有一个输入为1。 带缓冲的CMOS门电路解决了基本电路的输出不对称和噪声容限降低的问题，通过在输入端和输出端添加反相器，可以改善输出特性的对称性并增强噪声免疫力。 CMOS与或非门和异或门是复合逻辑门，由基本的与非门和反相器组合而成。与或非门的输出为1当所有输入中至少有一个为0，而异或门的输出为1当输入中的两个信号不相同。 CMOS传输门，又称双向模拟开关，可以在两种状态下工作：导通和截止。导通时，它能像短路一样传输信号，关断时，信号无法通过，具有低导通电阻和高关断电阻的特点。三态门和漏极开路门则进一步扩展了CMOS电路的功能，三态门可以在正常导通、截止以及高阻态之间切换，适用于多路复用系统；漏极开路门（也称为OD门）的输出端没有内部上拉电阻，需外接电源来设定输出电平，常用于总线驱动。 CMOS集成门电路的理论和应用涉及电路结构、工作原理、静态特性、逻辑门类型以及特殊门电路设计，这些知识点构成了数字电路和微电子学的基础，广泛应用于计算机硬件、通信设备和各种电子系统中。