一、CMOS反相器的工作原理T1、T2狀態(tài)互補(bǔ)，故稱為互補(bǔ)對(duì)稱式金屬－氧化物－半導(dǎo)體電路（CMOS電路）靜態(tài)時(shí)iD=VDD/(RON+ROFF)很小，故功耗極小。一、CMOS反相器的工作原理電壓傳輸特性BC段：vI>VGS(th)N

T2通vI<VDD-|VGS(th)P|T1通閾值電壓VTH≈VDD/2無(wú)線性區(qū)，接近理想開關(guān)特性。一、CMOS反相器的工作原理電流傳輸特性iD=f(vI)AB段：T1止，T2通CD段：T1通，T2止BC段：T1、T2同時(shí)通一、CMOS反相器的工作原理輸入端噪聲容限同一VDD下，VNH=VNL

VNH、VNL隨VDD增大而增大二、CMOS反相器的靜態(tài)輸入輸出特性輸入保護(hù)電路若VDF=0.7V，則vI>VDD+0.7V時(shí)，vG=VDD+0.7VvI<-0.7V時(shí)，vG=-0.7V。使vC1、vC2均不超過(guò)VDD+0.7V。分布式二極管二、CMOS反相器的靜態(tài)輸入輸出特性輸入特性 輸入端的絕緣層使電路輸入阻抗極高，若有靜電感應(yīng)則會(huì)在懸空端產(chǎn)生不定電位，故CMOS門電路輸入端不允許懸空。D1通D2通二、CMOS反相器的靜態(tài)輸入輸出特性低電平輸出特性

IOL：低電平時(shí)向內(nèi)灌入的電流。 隨VDD升高，IOL允許值上升。二、CMOS反相器的靜態(tài)輸入輸出特性高電平輸出特性

IOH：高電平時(shí)向外拉的電流。 隨VDD升高，IOH允許值上升。三、CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性傳輸延遲時(shí)間三、CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性交流噪聲容限噪聲持續(xù)時(shí)間越短，噪聲容限越大。三、CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)功耗－瞬時(shí)導(dǎo)通功耗PT PT=VDDITAVT1、T2同時(shí)通三、CMOS反相器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)功耗－負(fù)載電容充放電功率PC四、其它類型的CMOS門電路其它邏輯功能的CMOS門電路

與非門、或非門、與門、或門、與或非門等帶緩沖級(jí)的CMOS門電路漏極開路的門電路（OD門）CMOS傳輸門和雙向模擬開關(guān)三態(tài)輸出的CMOS門電路四、其它類型的CMOS門電路CMOS與非門A=1、B=0時(shí)，T3通、T4止。Y=1。A=0、B=1時(shí)，T1通、T2止。Y=1。A=B=1時(shí)，T1、T3止，T2、T4通。Y=0。A=B=0時(shí)，T1、T3通，T2、T4通。Y=1。返回四、其它類型的CMOS門電路CMOS或非門返回四、其它類型的CMOS門電路CMOS門電路存在的問(wèn)題：

①輸出電阻RO隨輸入狀態(tài)不同而不同

②輸出高、低電平受輸入端數(shù)目影響。

帶緩沖級(jí)的CMOS門電路可解決以上問(wèn)題。返回四、其它類型的CMOS門電路帶緩沖級(jí)的CMOS與非門電路返回緩沖器四、其它類型的CMOS門電路漏極開路的門電路（OD門）用途：電平轉(zhuǎn)換輸出緩沖/驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)線與邏輯符號(hào)和OC門相同返回四、其它類型的CMOS門電路CMOS傳輸門①C=1、=0時(shí)，TG接通；C=0、=1時(shí)，TG關(guān)閉，輸入、輸出阻斷。②當(dāng)C的高低電平為VDD和0時(shí)，TG可傳輸0~VDD的信號(hào)③vO和vI可以互換。N溝道增強(qiáng)型P溝道增強(qiáng)型四、其它類型的CMOS門電路CMOS傳輸門和CMOS反相器構(gòu)成的雙向模擬開關(guān)

C=0，開關(guān)關(guān)閉；C=1時(shí)，開關(guān)接通。

一種常用的典型電路。

SW：Switch返回四、其它類型的CMOS門電路CMOS模擬開關(guān)接負(fù)載希望vI變化時(shí)，RTG(KTG)不變。四、其它類型的CMOS門電路 三態(tài)輸出的CMOS門電路(1)=1時(shí)，Y輸出高阻態(tài)。

=0時(shí)，四、其它類型的CMOS門電路三態(tài)輸出的CMOS門電路(2)三態(tài)輸出的CMOS門電路(3)四、其它類型的CMOS門電路CMOS門電路輸入特性習(xí)題（P123（四）） CMOS門電路輸入端接電阻時(shí)，相當(dāng)于接低電平。輸入特性TTL、CMOS門電路輸出特性習(xí)題例2.3試判斷圖中的電路能否按各圖所要求的邏輯關(guān)系正常工作？若不能，請(qǐng)作相應(yīng)的改動(dòng)。若電路解法有錯(cuò)，改電路；若電路正確但給定的邏輯關(guān)系不正確，則寫出正確的邏輯表達(dá)式。已知TTL門的IOH/IOL=0.4mA/10mA，VOH/VOL=3.6V/0.3V，CMOS門的VDD=5V，VOH/VOL=5V/0V，IOH/IOL=0.51mA/0.51mA。分析：

(1)對(duì)一般TTL、CMOS門電路的輸出端來(lái)說(shuō)，不能直接相連實(shí)現(xiàn)邏輯與的關(guān)系（線與），同時(shí)輸出端也不能直接接地或接電源。帶負(fù)載時(shí)輸出高電平的拉電流和輸出低電平的灌電流均受到一定限制。

(2)對(duì)于TTLOC電路和CMOSOD電路來(lái)說(shuō)，則可將輸出端并接在一起實(shí)現(xiàn)線與，但必須外接電阻和電源。

(3)TS門電路也可將輸出端并聯(lián)在一起，通過(guò)使能端的狀態(tài)來(lái)選擇其中的某個(gè)門工作。但并不是邏輯與的關(guān)系，而是通過(guò)對(duì)使能端的控制，將不同門的輸入、輸出關(guān)系逐個(gè)反應(yīng)在輸出端。解：(1)Y1處于高電平時(shí)向外拉的負(fù)載電流IL應(yīng)小于IOH，現(xiàn)

IL=VOH/RL=3.6/15=0.24(mA)<IOH，因此成立。(2)Y2為低電平時(shí)，考慮灌電流的影響，現(xiàn)

IL=VDD/RL=5/5=1(mA)>IOL，因此負(fù)載過(guò)大，應(yīng)加大RL的阻值， 即RL≥VDD/IOL=5/0.51=9.8(kΩ)，將RL改為10kΩ即可。(3)Y3不允許這種連接方法，兩個(gè)門輸出狀態(tài)不一致時(shí)，過(guò)大的電流將使門燒毀。(4)對(duì)于Y4，由于兩個(gè)門的輸出狀態(tài)總是相同的，因而不會(huì)產(chǎn)生象Y3

那樣的大電流。兩個(gè)門并聯(lián)提高了Y4的驅(qū)動(dòng)能力，比單個(gè)門是提高了一倍。(5)OC門線與必須外接電阻和電源。(6)輸入、輸出邏輯關(guān)系應(yīng)為CMOS門電路系列(1)基本的CMOS——4000系列 早期的CMOS集成邏輯門產(chǎn)品，工作電源電壓范圍為3～18V，由于具有功耗低、噪聲容限大、扇出系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，已得到普遍使用。缺點(diǎn)是工作速度較低，平均傳輸延遲時(shí)間為幾十ns，最高工作頻率小于5MHz。(2)高速的CMOS——HC（HCT）系列 該系列電路主要從制造工藝上作了改進(jìn)，使其大大提高了工作速度，平均傳輸延遲時(shí)間小于10ns，最高工作頻率可達(dá)50MHz。HC系列的電源電壓范圍為2～6V。HCT系列的主要特點(diǎn)是與TTL器件電壓兼容，它的電源電壓范圍為4.5～5.5V。它的輸入電壓參數(shù)為VIH（min）=2.0V；VIL（max）=0.8V，與TTL完全相同。另外，74HC/HCT系列與74LS系列的產(chǎn)品，只要最后3位數(shù)字相同，則兩種器件的邏輯功能、外形尺寸，引腳排列順序也完全相同，這樣就為以CMOS產(chǎn)品代替TTL產(chǎn)品提供了方便。(3)先進(jìn)的CMOS——AC（ACT）系列 該系列的工作頻率得到了進(jìn)一步的提高，同時(shí)保持了CMOS超低功耗的特點(diǎn)。其中ACT系列與TTL器件電壓兼容，電源電壓范圍為4.5～5.5V。AC系列的電源電壓范圍為1.5～5.5V。AC（ACT）系列的邏輯功能、引腳排列順序等都與同型號(hào)的HC（HCT）系列完全相同。五、改進(jìn)的CMOS電路高速CMOS電路①減小器件尺寸②減小G和S、G和D間的重疊區(qū)通用系列：54HC/74HC，可與54LS/74LS互換。五、改進(jìn)的CMOS電路Bi-CMOS電路 輸出級(jí)采用雙極型三極管。低功耗、低RO。下拉電阻有源下拉√六、CMOS電路的正確使用輸入電路的靜電防護(hù)不要使用易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料化纖織物包裝，最好采用金屬屏蔽層作包裝材料。組裝、調(diào)試時(shí)，應(yīng)使電烙鐵和其它工具、儀表、工作臺(tái)臺(tái)面等良好接地。操作人員的服裝和手套等應(yīng)選用無(wú)靜電的原料制作。不用的輸入端不應(yīng)懸空。

(1)對(duì)于與非門及與門，多余輸入端應(yīng)接高電平，比如直接接電源正端；或通過(guò)一個(gè)上拉電阻接電源正端；在前級(jí)驅(qū)動(dòng)能力允許時(shí)，也可以與有用的輸入端并聯(lián)使用。

(2)對(duì)于或非門及或門，多余輸入端應(yīng)接低電平，比如直接接地；也可以與有用的輸入端并聯(lián)使用。六、CMOS電路的正確使用輸入電路的靜電防護(hù) 措施：加保護(hù)電阻RP輸入端接低內(nèi)阻信號(hào)源時(shí)。輸入端接大電容時(shí)。輸入端接長(zhǎng)線時(shí)。六、CMOS電路的正確使用鎖定效應(yīng)（可控硅效應(yīng)）的防護(hù)雙極型寄生三極管效應(yīng)六、CMOS電路的正確使用寄生三極管電路中的正反饋iB1↑→iC1↑→iB2↑→iC2↑，類似于可控硅的觸發(fā)原理。六、CMOS電路的正確使用防止鎖定效應(yīng)的方法：

vI、vO、VDD數(shù)值符合規(guī)定采取防護(hù)措施：①輸入、輸出端設(shè)置鉗位電路②輸入端加去耦電路③電源開關(guān)順序合理在工藝上改進(jìn)§2.8TTL電路與CMOS電路的接口用TTL電路驅(qū)動(dòng)CMOS電路

1.用TTL電路驅(qū)動(dòng)4000系列和74HC系列CMOS電路

驅(qū)動(dòng)門（74系列）應(yīng)滿足條件負(fù)載門（4000系列）是否滿足VOH(min)2.4V≥VIH(min)3.5V否VOL(max)0.4V≤VIL(max)1.5V是IOH(max)-0.4mA≥nIIH(max)0.1μA是IOL(max)16mA≥mIIL(max)-0.1×10-3mA是解決方法(1)在TTL電路的輸出端與電源之間接入上拉電阻(2)在CMOS電