反相器的静态特性 CMOS电路的介绍

CMOS反相器的特点是:(1)静态功耗极低。为什么CMOS反相器P晶体管的高宽比低于pmos迁移率大的N晶体管？CMOS电路的特点是:①静态功耗低，反相器在电路中起什么作用？反相器可以将输入信号的相位反转180度，此电路用于模拟电路，如音频放大器和时钟振荡器，逆变电路inverter由NMOS和PMOS组成，栅极端(G)接为输入端，漏极端接为输出端，NMOS的源极端接地，PMOS的源极端接电源VDD，逆变电路的电压电流传输特性AB: T1导通T2关断BC: T1T2导通CD: T1关断T2导通VTC (VoltageTransfer特性)曲线:逆变电路VTC的形状与阈值以上的运行基本相同。

基本单元电路反相器由N沟道和P沟道MOS场效应晶体管对组成(见P沟道金属氧化物半导体集成电路和N沟道金属氧化物半导体集成电路)，工作在推挽模式，能实现一定的逻辑功能，简称CMOS。单元电路如图1所示。CMOS电路的特点是:①静态功耗低，每个门的功耗为纳瓦；②逻辑摆幅大，约等于电源电压；(3)抗干扰能力强，DC噪声容限约为逻辑摆幅的35%；(4)它能在较宽的电源电压范围内工作，

反相器是数字电路中最基本的门电路之一，由NMOS和PMOS组成。逆变电路inverter由NMOS和PMOS组成，栅极端(G)接为输入端，漏极端接为输出端，NMOS的源极端接地，PMOS的源极端接电源VDD。逆变电路的电压电流传输特性AB: T1导通T2关断BC: T1T2导通CD: T1关断T2导通VTC (VoltageTransfer特性)曲线:逆变电路VTC的形状与阈值以上的运行基本相同。

涉及到四个重要参数:VIH:当输入电压由高变低时，输出电压开始上升，传输特性曲线斜率为1的点，即图中B点对应的输入电压。VIL:当输入电压由低变高时，输出电压开始下降，传输特性曲线的斜率为1，即图中A点对应的输入电压。(仍能维持输出为逻辑“1”的最大输入电压)VOH:定义为最低合格高电平。

pmos迁移率低。CMOS反相器中P管的长宽比大于N管的原因是与载流子有关。p管是空穴导电，N管是电子导电，电子的迁移率大于空穴。在相同的电场下，N管的电流大于P管的电流，需要增加P管的宽长比，使其对称，使两者的上升时间和下降时间相等，高低电平的噪声容限相等，充放电时间相等。CMOS反相器的特点是:(1)静态功耗极低。

(2)抗干扰能力强。由于其阈值电平约为0.5VDD，输入信号变化时跃迁突变，因此低电平噪声容限和高电平噪声容限大致相等，抗干扰能力随电源电压的升高而增强。(3)电能利用率高。VOHVDD，同时由于阈值电压随VDD的变化而变化，它允许的VDD范围很大，一般为3 ~ 18V。(4)输入阻抗高，负载能力强。

反相器可以将输入信号的相位反相180度。此电路用于模拟电路，如音频放大和时钟振荡器，电子电路设计中经常使用反相器。随着微电子技术和工艺的不断发展和创新，以计算机为代表的各类数字电子产品应用越来越广泛，同时也面临着更加复杂的电磁环境，CMOS反相器是几乎所有数字集成电路的核心，具有噪声容限大、输入电阻极高、静态功耗极低、对噪声和干扰不敏感等优点，因此在数字集成电路中得到广泛应用。