反相器及CMOS反相器性能分析
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cmos常用电路中异或门及反相器的功能[CMOS常用电路中异或门及反相器的功能]CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)是一种常用的集成电路技术,在数字电路中起着重要的作用。
在CMOS常用电路中,异或门和反相器是常常会使用到的两种基本的逻辑门。
它们在数字电路设计中起着至关重要的作用,本文将探讨它们的功能以及在CMOS电路中的应用。
首先,让我们来了解一下反相器的功能及原理。
反相器是一种基本的逻辑门,它的输出与输入恰好相反。
也就是说,当输入为高电平时,输出为低电平;而当输入为低电平时,输出为高电平。
反相器常用来翻转输入信号的逻辑电平,它的符号通常表示为一个箭头,箭头指向一个小圆圈,表示逻辑反相。
在CMOS电路中,反相器通常是通过两个晶体管和一个负载电阻来实现的。
当输入为高电平时,其中一个晶体管导通,另一个截至,从而让输出变为低电平;而当输入为低电平时,另一个晶体管导通,一个截至,输出变为高电平。
这种反相器的实现方式在CMOS电路中非常常见,因为它能够提供高稳定性和高性能。
接下来我们来了解一下异或门的功能及原理。
异或门是一种逻辑门,它的输出为1的条件是两个输入信号不同。
换句话说,只有在一个输入为1,另一个输入为0的时候,输出才会为1;其他情况下输出为0。
异或门的符号通常表示为一个希腊字母“Σ”,表示逻辑异或。
在CMOS电路中,异或门通常是通过多个晶体管和负载电阻来实现的。
它的结构相对复杂一些,但原理其实和反相器类似。
通过合理地配置晶体管的导通状态,可以实现对两个输入信号进行异或运算,并得到相应的输出。
CMOS异或门通常具有高速、高稳定性和低功耗的特点,因此在数字电路设计中得到了广泛的应用。
总的来说,反相器和异或门是CMOS电路中常用的两种基本逻辑门,它们分别提供了对输入信号进行反相和异或运算的功能。
在数字电路设计中,我们可以借助这两种逻辑门来实现各种复杂的逻辑功能,比如加法、减法、乘法等等。
数字集成电路学习总结5CMOS反相器今天开始总结数字集成电路。
这本书其实算是本科最难的⼀本了,细节过多⽆法卒读,涉及到的知识也⾮常全⾯。
实际上本科课程安排中并为将其作为重点,我们的课⾮常⽔,不知道讲了什么。
今天详细总结⼀下。
当时然由于内容过多,⽆法全部涵盖,只能⼤致总结,并着重记录定性的结论。
涉及到计算之类的问题,就只能略过了。
第五章 COMS反相器5.1 引⾔为什么从第五章开始,原因是这章⽐较基础,详细学习CMOS反相器后,才能继续看组合电路和时序电路等等。
研究的对象有如下⼏个指标:成本(复杂性和⾯积)、完整性和稳定性(静态特性)、性能(动态特性)、能量效率(功耗)。
5.2 静态CMOS反相器——直观综述课本上的描述:晶体管只不过是⼀个具有⽆限关断电阻和有限导通电阻的开关。
以开关来理解,可以推导出其他重要特性:1、输出⾼电平和低电平分别为VDD和GND,换⾔之,电压摆幅等于电源电压。
因此噪声容限很⼤。
2、逻辑电平与器件的相对尺⼨⽆关,所以晶体管可以采⽤最⼩尺⼨。
这⾥有⼀个概念叫⽆⽐逻辑3、稳态时,输出和VDD或GND之间总存在有限电阻的通路。
因此⼀个设计良好的CMOS反相器具有低输出阻抗,这使得它对噪声和⼲扰不敏感。
4、输⼊电阻极⾼。
理论上,单个反相器可以驱动⽆穷个门,或者说有⽆穷⼤的扇出。
但很快我们发现增加扇出也会增加传播延时。
因此扇出不会影响稳态特性,会影响瞬态特性。
5、忽略漏电流的话,意味着⽆静态功耗。
之前常⽤的是NMOS电路,静态功耗不为0,限制了集成度。
后来必须转向CMOS。
电压传输特性(VTC)的性质和形状可以通过图解法迭加两管的图像得到。
结果是观察到VTC具有⾮常窄的过渡区。
我们可以把开关特性简化为RC电路,⼀个快速门的设计是通过减⼩输出电容或者减⼩晶体管的导通电阻(增⼤宽长⽐)实现的。
5.3 CMOS反相器稳定性的评估——静态特性5.3.1 开关阈值开关阈值VM定义是Vin=Vout的点,利⽤图解法可以看出。