9.数电复刻 之 CMOS反相器+其他类型CMOS门电路


一:消耗

1.静态:

就是N P两个有一个截止,一个导通时
因为有一个MOS管完全截止,所以电流很小,即功耗很小

2.动态:

即两个MOS管状态变化的过程
(从一个稳定工作状态到另一个稳定状态)

功耗分为两部分
1.PC :负载电容充放电
2.PL :BC段(P N同时导通)时,产生电流

计算:
如图所示:9.数电复刻 之 CMOS反相器+其他类型CMOS门电路_第1张图片

P = PC + PL



四:扇出系数(Fan-out)

1.定义:扇出 = 一个门电路的输出端可以驱动同种门电路的个数
2.计算:
如图所示:9.数电复刻 之 CMOS反相器+其他类型CMOS门电路_第2张图片



五:其他CMOS门电路

1.之前所述都 非 门,下面说说其他的几种门

涉及电路图,手写吧:
9.数电复刻 之 CMOS反相器+其他类型CMOS门电路_第3张图片

2.输入电阻

a.“非”门:
从输出端往输入端看:R = V/I = 导通MOS管的导通内阻
:输出为0 = N型MOS的导通内阻
:输出为1 = P型MOS的导通内阻

b.两输入“与非”门:
R = V/I = 导通MOS管组的内阻
:输出为0 = 2×RN型mos
:输出为1 = !!!注意,并联不需要都导通,有两种情况!!
1/2×Rp型mos :只有一个导通
or
Rp型mos :两个全导通

我们发现在 与非/或非 电路中,输入电阻和输入状态有关
这显然是危险的,在面对多输入的情况下,我们无法把握输出电阻
所以我们研究下面这种优化办法

3.缓冲级

涉及电路图,手写
基本思路:

(AB)' = A'+ B' ={(A' + B')'}'

所以:

因为CMOS的输入电阻很大,所以我们认为每个CMOS对前面一级的影响很小,所以输出电阻 只取决于 最后一个非门电路



六.漏极开路输出门电路Open-Drain Output

(OD门)


1.目的:

为了满足输出电平变换、吸收大负载电路、线与连接


2.结构:

a.提供大电流:VDD2可以大于VDD,所以输出电流可以大

b.电平转化:本身相当于一个开关电路,
输入为高电平,输出为低电平
输入为低电平,输出为高电平

c.线与:实现与逻辑

两个OD门,将输出连接在一起,然后连接同一个上拉电阻和VDD2

普通的CMOS门电路不可将输出端连接在一起,否则会短路

因为当Y1,Y2(两个OD门各自的输出)只要一个为0,则表示输出与地导通,则输出为0,则Y1 Y2 和Y之间是 与 的关系

而 Y1 等于(AB)’, Y2 等于(CD)’

所以 Y = (AB)' (CD)' =(AB + CD)'



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