文档介绍：1
MOS基本逻辑单元电路
MOS集成电路具有集成度高、功耗低的特点,是当今大规模集成电路的主流产品,尤其是CMOS集成电路。
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基本知识提示:
0
K (VGS-VT)2
K [2(VGS-VT) VDS-VDS2]
K=K’(
W
L
)
K’=
Cox
2
Cox=
oxo
tox
VT  VBS
2qsioNB
Cox
=
IDS=
NMOS:
截止
饱和
非饱和
NMOS PMOS 增强型耗尽型四端器件
衬底偏置效应:
沟道长度调制效应(短沟效应):
=
L
1
Xd
VDS
3
§4-1静态MOS反相器
MOS反相器特性的分析是MOS基本逻辑门电路分析的重要基础。
4
思考题
1. 各种MOS反相器的结构有何不同?各自的优缺点是什么?
?分别受什么因素影响?
?什么叫无比电路?
、功耗、噪声容限分别受哪些因素影响?
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电阻负载NMOS反相器1. 结构和工作原理
VOH=VDD
(VDD–VOH)/RL=0
Vi为低电平VOL时,MI截止
Vi为高电平VOH时,MI非饱和
(VDD–VOL ) /RL =
KI [2(VOH -VTI)VOL-VOL2 ]
Vi
Vo
RL
VDD
MI
VOL 
VDD
1+2KI RL(VOHVTI)
其中:KI=
W
L
( )
oxo
2tox
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电阻负载NMOS反相器2. 基本特性
RL若小:VOL高,功耗大, tr小;
W/L若小(即KI小):VOL高,功耗小,,tf大。
Vi
Vo
RL
VDD
MN
RL减小
VIL
VIH
VOH
VOL
Vo
Vi
0
VOL 
VDD
1+2KI RL(VOHVTI)
0
Vi
t
VDD
0
Vo
t
VDD
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E/E饱和负载NMOS反相器1. 结构和工作原理
Vi
Vo
VDD
ML
MI
VOH=VDDVTL
KL(VDD-VOH-VTL)2=0
Vi为低电平VOL时,MI截止,ML饱和
Vi为高电平VOH时,MI非饱和,ML饱和
KL(VDD-VOL-VTL)2=
KI[2(VOH-VTI)VO-VO2]
其中:R =
KI
KL
=
(W/L)I
(W/L)L
VOL 
(VDD VTL )2
2R(VOHVTI)
有比电路
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E/E饱和负载NMOS反相器
Vi
Vo
VDD
ML
MI
Vo
Vi
R减小
(KI/ KL )
(1)VOH比电源电压VDD低一个阈值电压Vt(有衬底偏值效应);
(3) ML和MI的宽长比分别影响tr和tf。
(4)上升过程由于负载管逐渐接近截止,tr较大。
(2)VOL与R有关,为有比电路;
0
Vo
t
9
E/E非饱和负载NMOS反相器1. 结构和工作原理
Vi
Vo
VDD
ML
MI
VGG
VOH = VDD
KL[2(VGG-VOH -VTL)(VDD -VOH)
- (VDD -VOH) 2 ] = 0
VGG > VDD +VTL
Vi为VOL时,MI截止,ML非饱和
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E/E非饱和负载NMOS反相器1. 结构和工作原理(续)
Vi
Vo
VDD
ML
MI
VGG
KI [2(VOH -VTI)VOL-VOL2 ]
KL[2(VGG -VOL -VTL)(VDD -VOL)
- (VDD -VOL) 2 ] =
VOL 
VDD 2
2mR(VOHVTI)
其中:R =
KI
KL
=
(W/L)I
(W/L)L
m =
VDD
2(VGGVTL)VDD
0m <1
Vi为VOH时,MI非饱和,ML非饱和