cmos门电路的特点_CMOS门电路的工作原理及特性

MOS逻辑门电路是继TTL之后发展起来的另一种应用广泛的数字集成电路。由于它功耗低、抗干扰能力强、工艺简单，几乎所有的大规模、超大规模数字集成器件都采用MOS工艺。就其发展趋势看，MOS电路特别是ＣＭＯＳ电路有可能超越TTL成为占统治地位逻辑器件。

CMOS逻辑门电路是由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管互补而成，通常称为互补型MOS逻辑电路，简称CMOS逻辑电路。下面以CMOS非门为例介绍CMOS门电路的工作原理及特性。

1、CMOS非门

图1 CMOS非门基本电路

（1）电路结构及工作原理

CMOS非门的基本电路结构如图1所示，其中T_P是P沟道增强型MOS管，T_N是N沟道增强型MOS管。

假如T_P和T_N的开启电压分别为U_TP和U_TN，则要求V_DD>U_TP U_TN。

当输入为低电平，即u_i=0时，T_N截止，T_P导通，故u_o≈V_DD，输出高电平。

当输入为高电平，即u_i=V_DD时，T_P截止，T_N导通，故u_o≈0，输出低电平。所以该电路实现了非逻辑。

通过以上分析可以看出，在CMOS非门电路中，无论电路处于何种状态，T_P、T_N中总有一个截止，所以它的静态功耗极低，有微功耗电路之称。

（2）电压传输特性

在图1所示的CMOS非门电路中，设V_DD>U_TP U_TN。,且U_TP=U_TN，T_P和T_N具有同样的导通内阻R_ON和截止内阻R_OFF，则输出电压随输入电压变化的曲线，即电压传输特性如图2所示。

图2 CMOS非门的电压传输特性

从图2所示的曲线上可以看出，CMOS非门的电压传输特性不仅有阀值电压U_T=1/2V_DD的特点，而且曲线转折区的曲率很大，因此更接近于理想的开关特性，从而使CMOS非门电路获得了更大的输入端噪声容限。

2、CMOS与非门电路

CMOS与非门电路如图3所示。驱动管T_N1和T_N2为N沟道增强型MOS管，两者串联，负载管T_P1和T_P2为P沟道增强型MOS管，两者并联，负载管整体与驱动管相串联。

图3 CMOS与非门电路

当A、B两个输入端均为高电平时，T_P1和T_P2，T_N1和T_N2导通，Y输出低电平；当A、B两个输入端中有一个以上为低电平（如A端为低电平）时，T_P2导通，其他管均截止，Y输出高电平，实现了与非逻辑。CMOS与非门电路在结构上也是互补对称的，因此它具有和CMOS非门电路相同的优点。

3、CMOS或非门电路

CMOS或非门电路如图4所示。驱动管T_N1和T_N2为N沟道增强型MOS管，两者并联，负载管T_P1和T_P2为P沟道增强型MOS管，两者串联，驱动管整体与负载管相串联。

图4 CMOS或非门电路

当A、B两个输入端全为“1”时，输出端Y为低电平；只有当A、B全为“0”时，Y才输出高电平。实现了或非逻辑关系。