CMOS门电路是在MOS电路的基础上发展起来的一种互补对称场效应管集成电路,目前应用较多。
1.CMOS“非”门电路如下图所示(常称为CMOS反相器)
驱动管采用N沟道增强型(NMOS),负载管采用P沟道增强型(PMOS),它们一同制作在一块硅片上。两管的栅极相联,由此引出输入端A;漏极也相联,由此引出输出端Y。两者联成互补对称的结构。衬底都与各自的源极相联。
当输入端A为“1”(约为UDD)时,驱动管 T1的栅-源电压大于开启电压,它处于导通状态;而负载管T2的栅-源电压小于开启电压的绝对值,它不能开启,处于截止状态。这时,T2的电阻比T1高的多,电源电压便主要降在T2上,故输出端Y为“0”(约为零伏)。
当输入端A为“0”(约为零伏)时, T1截止,而T2导通。这时,电源电压主要降在T1上,故输出端Y为“1”(约为UDD)。
CMOS“非”门与NMOS相比的:
1)由于两管不是同时导通,而截止管的电阻很高,这就使在任何时候流过电路的电流都很小,仅为管子的漏电流,所以,这种联成互补对称的“非”门电路的功耗是极其微小的,每门静态功耗只有0.01mW。
2)由于输出低电平约为零伏,输出高电平约为UDD,因此,输出幅度加强了,并且还可以取用较低的电源电压(5-15V),这有利于和TTL或其他电路联接。CMOS的主要缺点是制造工艺较复杂和集成度较低。
其逻辑功能:。
2.CMOS“与非”门电路如下图所示
驱动管和都导通,电阻很低;而负载管和为P沟道增强型管,两者并联。负载管整体与驱动管相串联。
当A,B两个输入端全为“1”时,驱动管T1和T2都导通,电阻很低;而负载管T3和T4不能开启,都处于截止状态,电阻很高(并联后电阻让很高)。这时,电源电压主要降在负载管上,故输出端Y为“0”。
当输入端有一个或全为“0”时,则串联的驱动管截止,而相应的负载管导通,因此负载管的总电阻很低,驱动管的总电阻却很高。这时,电源电压主要降在串联的驱动管上,故输出端Y为“1”。
其逻辑功能:。
驱动管和为N沟道增强型,两者并联;而负载管和为P沟道增强型,两者串联。
当A,B两个输入端全为“1”或其中一个为“1”时,输出端Y为“0”。只有当输入端全为“0”时,输出端才为“1”。
其逻辑功能:
4.CMOS传输门电路
CMOS传输门电路如上图(a)所示,
它由NMOS管和PMOS管并联而成。两管的源极相联,作为输入端;两管的漏极相联,作为输出端(输入端和输出端可以对调)。两管的栅极作为控制极,分别加一对互为反量的控制电压C和进行控制。
可知,CMOS传输门的开通和关断取决于栅极上所加的控制电压。当C为“1”(为“0”)时,传输门开通,反之则关断。上图(b)为传输门的图形符号。