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芯片设计中的CMOS反相器与传输门电路.docx
资料介绍
器由互补的PMOS和NMOS晶体管组成，在静态时几乎不消耗功耗，在动态时消耗与翻转频率相关的功耗。CMOS传输门使用NMOS和PMOS并联，在导通时提供低导通电阻，在关断时提供高隔离度。本文将从CMOS反相器结构、电压传输特性、传播延迟、功耗分析、传输门结构以及应用等方面，系统阐述CMOS反相器与传输门电路的设计方法。
CMOS反相器结构
CMOS反相器由PMOS上拉管和NMOS下拉管组成，栅极连接输入，漏极连接输出。
1. 基本结构：CMOS反相器中，PMOS的源极接VDD，NMOS的源极接VSS，两个管的栅极连接输入
，漏极连接输出。输入为高电平时，NMOS导通，PMOS关断，输出为低电平；输入为低电平时，PMOS导通，NMOS关断，输出为高电平。
2. 静态特性：CMOS反相器在静态时，PMOS和NMOS不同时导通，从VDD到VSS的直流路径断开，静态功耗几乎为零（仅漏电流）。反相器的输出高电平为VDD，输出低电平为VSS，逻辑摆幅为VDD。
3. 开关阈值：反相器的开关阈值（输出电压等于输入电压时的输入电压）由PMOS和NMOS的尺寸比决定。当PMOS和NMOS的驱动能力匹配时，。
电压传输特性
CMOS反相器的电压传输特性（VTC）描述了输出电压与输入电压的关系。
1. VTC曲线：CMOS反相器的VTC曲线在输入电压接近VDD/2时迅速翻转，输出从VDD切换到VSS。VTC的斜率在翻转点附近最大，表示增益高。反相器的增益在翻转点附近可达-10~-30。
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