CMOS反相器輸出特性

反相器的意思就是“反轉”，是將輸入的信號電平反轉輸出的電路。圖10.5是將MOS晶體管置換為開關的反相器電路。就是說p溝/n溝MOS晶體管承擔這個開關的任務。

1．Vin＝Vss的場合

n溝MOS晶體管的VGS為OV，處于OFF狀態。p溝MOS晶體管的襯底與VDD等電位，所以等效地VGS為VDD，處于ON狀態。所以作為反相器來說，n溝MOS晶體管OFF時只有漏電流（幾乎為零）流動，如圖10. 6（a）所示，輸出電壓Vout除非不取出電流，否則幾乎與VDDr等電壓。

2．Vin＝VDD的場合

p溝MOS晶體管OFF，n溝MOS晶體管ON，p溝MOS晶體管OFF時只有漏電流。所以，輸出電壓Vout如圖10. 6（b）所永，接近Vss的電位。

3．Vss《Vin《VTN的場合

其特性與Vin=Vss的場合大致相同。

4．（VDD-｜VTP｜）《Vin《VDD的場合

其特性與Vin=VDD的場合大致相同。

5，VTN≤Vin≤（VDD -｜VTP｜）的場合

這時，p溝MOS晶體管與n溝MOS晶體管的阻抗的大小逆轉，反相器的輸出處于從“H”變化為“L”的過渡點。把這時的輸入電壓叫做邏輯閾值電壓或者電路

閾值電壓。

這期間，n溝MOS晶體管與p溝MOS晶體管都處于ON狀態，n溝MOS晶體管中，VDS= VoutVGS= Vin

同樣地，p溝MOS晶體管中，

VDS=Vout-VDD

VGS=Vin-VDD

因而n溝MOS晶體管與p溝MOS晶體管在飽和區中IDS的表達式分別變形為

下式：

—IDS=KP（Vin-VDD-｜VTP｜）2 （10.1）

IDS=KN（Vin-｜VTN|）2 （10. 2）

cmos反相器概述

反相器是可以將輸入信號的相位反轉180度，這種電路應用在模擬電路，比如說音頻放大，時鐘振蕩器等。在電子線路設計中，經常要用到反相器。CMOS反相器電路由兩個增強型MOS場效應管組成。典型TTL與非門電路電路由輸入級、中間級、輸出級組成。

CMOS反相器工作原理

（1）工作原理

①輸入低電平Ui=0 時

VN截止， VP導通Uo≈VDD

②輸入高電平， UI = +UDD

VN導通， Vp截止Uo≈0v

（2）電壓傳輸特性

（截止區） AB：UI《VTNVN截止、 VP導通。

（導通區） CD：UI》VDD-VTPVN導通、VP 截止。

（轉折區） BC：閾植電壓：UTH =1/2UDD若VI=UTH=1/2UDD則ID達最大。

（3）輸入保護電路

圖2輸入保護電路

（4）功耗

①靜態：總是一管導通一管止，漏電流很小，功耗小，只有幾微瓦（TTL靜態功耗單位 mw）。

②動態：轉換是電流大，（若工作頻率高，功耗 mw左右）。

（5）CMOS的特點

①微功耗小； ②對電源電壓適應性強（3---18V）；③抗干擾能力強；④帶負載能力強（扇出系數大于100以上）。