bc856cmtf3.1.26(a)所示和圖3.1.26(b)所示是它的代表符號。tn和tp是結構對稱的器件,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。設它們的開啟電壓|ui|=2Ⅴ,c和c是一對互補的控制信號。   

圖3.1.26 cmos傳輸門,(a)電路 (b)符號

當cmos傳輸門用于模擬電路時,tn和tp的襯底分別接-5v和+5Ⅴ,輸入信號的變化范圍為-5~+5v。當cmos傳輸門用于傳輸數字信號時,tn和tp的襯底分別接0v和+5Ⅴ,輸人信號的變化范圍為0~+5 vs這里以傳輸數字信號為例,進行電路分析。

對于襯底的連接方式,以n溝道mos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c端接0,c端接+5v時,輸人信號vi的取值在0~+5Ⅴ范圍內,tn和tp同時截止,輸入和輸出之間呈高阻態,傳輸門是斷開的。

當c端接+5Ⅴ,c端接0時,v1在0~+3Ⅴ的范圍內,tn導通。在+2~+5v的范圍內,tp將導通。由此可知,當vi在0~+5Ⅴ之間變化時,tn和tp至少有一個導通。進一步分析還可看到,當輸入電壓變化時,使兩管的柵源電壓vcs均發生變化。而mos管漏源間的等效電阻是vcs的函數,因此,兩管漏源間的等效電阻隨輸人電壓的變化而變化。一管導通的程度愈深,另一管的導通程度則相應地減小。也就是當一管的等效電阻減小,則另一管的等效電阻就增加。由于互補作用的兩管并聯在一起,使傳輸門導通電阻的變化相對各單管等效電阻的變化小得多,這是傳輸門的優點。導通電阻與輸出端的負載構成分壓器,輸出電壓是兩者對輸入電壓分壓產生的。因此,導通電阻的穩定可以使輸出電壓隨輸入電壓的變化成線性關系。

表3.1.5 cm0s門電路各系列的性能比較,nmos門電路.

mos數字集成電路的發展經歷了由pmos、nmos到cmos的過程,其中pmos電路問世最早。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,而且生產工藝水平不斷提高和完善,所以在大規模集成電路領域中,曾廣泛采用nmos技術。

nmos邏輯門電路全部由n溝道mos管構成。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型器件,而負載管可以是耗盡型也可以是增強型。現以耗盡型負載管的nmos反相器為例來說明它的工作原理。

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為負載管。假設t1管和t2管的開啟電壓分別為u1和u2。

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

當輸人ui為高電平(超過t1管的開啟電壓u1)時,t1導通,輸出ao的電壓值由t1和t2管導通時所呈現的溝道電阻值之比決定。通常在制造工藝上使t1管的溝道電阻遠小于t2管的溝道電阻,使輸出為低nmos反電平。                  

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