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(shù)字邏輯電路中最基本的單元是反相器數(shù)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(dǎo)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(dǎo)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(guān)系就構(gòu)成了反相器的直流電壓傳輸特性（VTC）。NMOS與PMOS可以同時導(dǎo)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(dǎo)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(guān)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(zhuǎn)換電平。與輸入電平Vit相對應(yīng)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(dǎo)通Vin=VDD+VTP的垂直線：PMOS導(dǎo)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(shù)完全對稱&假定飽和區(qū)電流與漏電壓無關(guān)）(1)為輸出高電平區(qū)，(2)、(3)、(4)為轉(zhuǎn)變區(qū)，(5)為輸出低電平區(qū)。其中(3)表現(xiàn)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(shù)）(3