2022-2023学年高二物理竞赛课件：MOS开关及其等效电路

MOS开关及其等效电路 MOS开关及其等效电路 ：MOS管工作在可变电阻区，输出低电平 : MOS管截止， 输出高电平 当υI < VT 当υI > VT 电路类型 电源电压/V 传输延迟时间/ns 静态功耗/mW 功耗－延迟积/mW-ns 直流噪声容限 输出逻辑摆幅/V VNL/V VNH/V TTL CT54/74 ＋5 10 15 150 1.2 2.2 3.5 CT54LS/74LS ＋5 7.5 2 15 0.4 0.5 3.5 HTL ＋15 85 30 2550 7 7.5 13 ECL CE10K系列 －5.2 2 25 50 0.155 0.125 0.8 CE100K系列 －4.5 0.75 40 30 0.135 0.130 0.8 CMOS VDD=5V ＋5 45 5×10－3 225 ×10－3 2.2 3.4 5 VDD=15V ＋15 12 15×10－3 180 ×10－3 6.5 9.0 15 高速CMOS ＋5 8 1×10－3 8 ×10－3 1.0 1.5 5 　　各类数字集成电路主要性能参数的比较 MOS管相当于一个由vGS控制的 无触点开关。 MOS管工作在可变电阻区， 相当于开关“闭合”， 输出为低电平。 MOS管截止， 相当于开关“断开” 输出为低电平。 当输入为低电平时： 当输入为高电平时： 3.1.4 CMOS 反相器 1.工作原理 A L 1 +VDD +10V D1 S1 vi vO TN TP D2 S2 0V +10V vi vGSN vGSP TN TP vO 0 V 0V -10V 截止 导通 10 V 10 V 10V 0V 导通 截止 0 V VTN = 2 V VTP = - 2 V 逻辑图 逻辑表达式 vi (A) 0 vO(L) 1 逻辑真值表 1 0 P沟道MOS管输出特性曲线坐标变换 输入高电平时的工作情况 输入低电平时的工作情况 作图分析： 2. 电压传输特性和电流传输特性 VTN 电压传输特性 3.CMOS反相器的工作速度 在由于电路具有互补对称的性质，它的开通时间与关闭时间是相等的。平均延迟时间：10 ns。 带电容负载 A B TN1 TP1 TN2 TP2 L 0 0 0 1 1 0 1 1 截止 导通 截止 导通 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止 截止 截止 导通 导通 1 1 1 0 与非门 1.CMOS 与非门 vA +VDD +10V T P1 T N1 T P2 T N2 A B L vB vL A B & (a)电路结构 (b)工作原理 VTN = 2 V VTP = - 2 V 0V 10V N输入的与非门的电路? 输入端增加有什么问题? 3.1.5 CMOS 逻辑门 或非门 2.CMOS 或非门 +VDD +10V T P1 T N1 T N2 T P2 A B L A B TN1 TP1 TN2 TP2 L 0 0 0 1 1 0 1 1 截止 导通 截止 导通 导通 导通 导通 截止 截止 导通 截止 截止 截止 截止 导通 导通 1 0 0 0 A B ≥1 0V 10V VTN = 2 V VTP = - 2 V N输入的或非门的电路的结构? 输入端增加有什么问题? 3. 异或门电路 =A⊙B 4.输入保护电路和缓冲电路 采用缓冲电路能统一参数，使不同内部逻辑集成逻辑门电路具有相同的输入和输出特性。 基本逻辑功能电路 VDD 输出缓冲电路 输入保护缓冲电路 vi 基本逻辑功能电路 vo $