一文看懂CMOS集成门电路(下)

发布于: 雪球转发:0回复:0喜欢:4

上一篇介绍了PMOS和NMOS基本概念,接下来介绍CMOS构成的逻辑门电路。

一文看懂CMOS集成门电路(上)

首先是CMOS非门电路,也叫反相器,结构图如下:

CMOS非门电路

VT1是PMOS管,VT2是NMOS管,电源输入端A分别与MOS管的G极连接,电路的输出端分别与MOS管的D极相连,PMOS的S极接电源VDD,NMOS管的S极接地。

CMOS反相器的工作原理如下:

当A端为高电平时,VT1 PMOS管截止,VT2 NMOS管导通,Y端输出为低电平,也即A=1,Y=0;

当A端为低电平时,VT2 NMOS管截止,VT1 PMOS管导通,Y端输出为高电平,也即A=0,Y=1。

综上所述,CMOS非门的输出端与输出端之间电平总是相反,实际上,不管输入端为高电平还是低电平,VT1和VT2始终有一个处于截止状态,电源与地之间基本无电流通过,因此CMOS非门电路的功耗很低。

非门真值表

然后介绍与非门,其电路结构图如下:VT1,VT2为PMOS管,VT3,VT4为NMOS管。

CMOS与非门

CMOS与非门工作原理如下:

当A,B端均为高电平时,VT1 PMOS,VT2 PMOS截止,VT3 NMOS,VT4 NMOS导通,Y端为低电平,即A=1,B=1时,Y=0;

当A,B端均为低电平时,VT1 PMOS,VT2 PMOS导通,VT3 NMOS,VT4 NMOS截止,Y端为高电平,即A=0,B=0时,Y=1;

当A端为低电平,B端为高电平时,A端低电平使VT2 PMOS导通,VT3 NMOS截止,B端高电平使VT1 PMOS截止,VT4 NMOS导通,所以Y端输出高电平,即A=0,B=1时,Y=1;

同理,当A端为高电平,B端为低电平时,输出端Y=1。

从上面分析可知,当输入端均为高电平时,输出端为0,只要有一个输入端为低电平,输出端就为1,满足或非的逻辑。

与非门真值表

最后是CMOS或非门,其电路结构图如下:其中VT1,VT2为PMOS,VT3,VT4是NMOS。

CMOS或非门

CMOS或非门电路工作原理如下:

当A,B端均为高电平时,VT1 PMOS,VT2 PMOS截止,VT3 NMOS,VT4 NMOS导通,Y端为低电平,也即A=1,B=1时,Y=0;

当A,B端均为低电平时,VT1 PMOS,VT2 PMOS导通,VT3 NMOS,VT4 NMOS截止,Y端为高电平,也即A=0,B=0时,Y=1;

当A端为低电平,B端为高电平时,A端低电平使VT1导通,VT3截止,B端高电平使VT2截止,VT4导通,由于VT2截止,VT4导通,Y端输出低电平,也即A=0,B=1时,Y=0;

同理:A端为高电平,B端为低电平时,输出端Y为0。

综上所述,当A,B均为低电平时,输出端才是1,满足与非门逻辑。

或非门真值表

CMOS门电路静态功耗低,抗干扰能力强,开关速度高,工作稳定可靠,适用于逻辑电路设计,应用非常广泛。

关于门电路的基本概念可以查看下面这篇。

关于芯片设计的背景知识

长按 识别图中二维码即可关注

你点的每个赞,我都认真当成了喜欢