非門的VTC特性

1、非非門門的的VTCVTC特性特性計科1303 李麗麗 201308010312HEART SMILE反相器VTC理想實際定義數字邏輯電路中最基本的單元是反相器數字邏輯電路中最基本的單元是反相器VTC特性是什么特性？ VTC 即Voltage Transfer Characteristic，電壓輸出特性。非們的VTC特性即反相器的直流電壓傳輸特性。反相器在理想情況下若輸入為“1”(Vin= VDD)：VGSN = VDD ,VGSP = 0VNMOS導通，PMOS截止輸出“0” (Vout = 0V)outinVVVVinout若輸入為“0”(Vin = 0V)：VGSN = 0V，VGSP=V

2、DD, NMOS截止，PMOS導通輸出“1” (Vout = VDD)outinVV如果輸入電平介于如果輸入電平介于0V0V到到V VDDDD之間呢？之間呢？CMOS的反相器的輸出電平將與理想情況有所不同。此時的輸出電平將隨輸入電平的不同而發(fā)生變化，輸出電平與輸入電平之間的關系就構成了反相器的直流電壓傳輸特性（VTC）。NMOS與PMOS可以同時導通：(由于CMOS反相器輸出端連接的是電容負載，輸出接點在直流狀態(tài)下不存在輸出電流，因此在NMOS管與PMOS管同時導通時，流過NMOS管的電流IDN與流過PMOS管的電流IDP大小總是相等的。)并始終有如下關系：DNDPII, , GSNinDSN

3、outGSPinDDDSPoutDDVVVVVVVVVV ? ?CMOSCMOS反相器中的反相器中的NMOSNMOS管和管和PMOSPMOS管工作狀態(tài)隨輸入電壓管工作狀態(tài)隨輸入電壓V VININ變化而發(fā)生的變化變化而發(fā)生的變化(1) 0VinVTN，NMOS截止， PMOS線性由于在穩(wěn)態(tài)條件下，電路中沒有電流流入或者流出，因此有Vin在一定范圍變化(0VTN)，Vout始終保持VDD220DNDPPinTPDDinTPoutoutDDIIKVVVVVVVV(2) ) VTNVinVout+VTP ，NMOS飽和， PMOS線性 Vout隨Vin的增加而非線性地下降, Kr=KN/KP為比例因子

4、。 2221222NinTNPinTPDDinTPoutoutinTPinTPDDrinTNKVVKVVVVVVVVVVVVKVV(3) Vout+VTPVinVout+VTN，NMOS飽和，PMOS飽和221NinTNPinTPDDrTNDDTPitrKVVKVVVK VVVVKVit:反相器的邏輯閾值電平，也稱為轉換電平。與輸入電平Vit相對應的是，輸出電平從（Vit-VTP）下降到（Vit-VTN）,輸入電平Vit使得Vout發(fā)生顯著變化。(4) Vout+VTNVinVDD+VTP，NMOS線性， PMOS飽和 Vout隨Vin的增加而非線性地下降。22212221NinTNinTNo

5、utPinTPDDoutinTNinTNinTPDDrKVVVVVKVVVVVVVVVVVK(5) VDDVinVDD+VTP，NMOS線性， PMOS截止Vin在一定范圍變化(VDD+VTP VDD)，Vout始終保持0。2200DPDNNinTNinTNoutoutIIKVVVVVVVin=VTN的垂直線：NMOS截止/導通Vin=VDD+VTP的垂直線：PMOS導通/截止VinVTN=Vout的斜線：NMOS飽和區(qū)/線性區(qū)VinVTP=Vout的斜線：PMOS線性區(qū)/飽和區(qū)臨界飽和條件： VDS=VGS -VTVDDVVinoutVout +VTP=VinVout+VTN=Vin3 3區(qū)的高度為兩個閾值之和區(qū)的高度為兩個閾值之和CMOS反相器的直流電壓傳輸特性曲線理想理想VTCVTC曲線：曲線：（NMOS與PMOS的參數完全對稱&假定飽和區(qū)電流與漏電壓無關）(1)為輸出高電平區(qū)，(2)、(3)、(4)為轉變區(qū)，(5)為輸出低電平區(qū)。其中(3)表現為垂線段。實際實際VTCVTC曲線：曲線：（影響VTC曲線的重要因素是反相器中NMOS與PMOS的參數）(3