CMOS反相器 更新时间：2014-08-06 14:22

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CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。这种配置可以大幅降低功耗，因为在两种逻辑状态中，两个晶体管中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高，因为与NMOS型和PMOS型反相器相比，CMOS反相器的电阻相对较低。

CMOS反相器工作原理

• 

  　　两个MOS管的开启电压V_GS(th)P<0， V_GS(th)N >0，通常为了保证正常工作，要求V_DD>|V_GS(th)P|+V _GS(th)N。若输入v_I为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近V_DD。若输入v_I为高电平(如V_DD)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。

  　　综上所述，当v_I为低电平时v_o为高电平；v_I为高电平时v_o为低电平，电路实现了非逻辑运算，是非门——反相器。

CMOS反相器主要特性

• 　　１．电压传输特性和电流传输特性

  　　(1)CMOS反相器的电压传输特性曲线可分为五个工作区。

  

  　　工作区Ⅰ：由于输入管截止，故vO=VDD，处于稳定关态。

  　　工作区Ⅲ：PMOS和NMOS均处于饱和状态，特性曲线急剧变化，vI值等于阈值电压Vth。

  　　工作区Ⅴ：负载管截止，输入管处于非饱和状态，所以vO≈0V，处于稳定的开态。

  　　(2)CMOS反相器的电流传输特性曲线，只在工作区Ⅲ时，由于负载管和输入管都处于饱和导通状态，会产生一个较大的电流。其余情况下，电流都极小。

  

  　　２．输入特性和输出特性

  　　３．电源特性

CMOS反相器特点

• 　　(1)  静态功耗极低。在稳定时，CMOS反相器工作在工作区Ⅰ和工作区Ⅴ，总有一个MOS管处于截止状态，流过的电流为极小的漏电流。

  　　(2)  抗干扰能力较强。由于其阈值电平近似为0.5VDD，输入信号变化时，过渡变化陡峭，所以低电平噪声容限和高电平噪声容限近似相等，且随电源电压升高，抗干扰能力增强。

  　　(3) 电源利用率高。VOH=VDD，同时由于阈值电压随VDD变化而变化，所以允许VDD有较宽的变化范围，一般为+3～+18V。

  　　(4)  输入阻抗高，带负载能力强。