CMOS反相器原理解析及应用

1.电路组成

CMOS反相器（非门）的基本结构如图3－14所示。

图3－14　COMS反相器（非门）的基本结构

其中T1为NMOS（称为驱动管），T2为PMOS（称为负载管），两管特性相近。T1和T2栅极相连作输入端，漏极相连作输出端，T1源极接地，T2源极接＋V DD。

2.工作原理

设电源电压V DD＝10 V，T1的开启电压U TN＝2 V，T2的开启电压U TP＝－2 V。

（1）当u i＝U IL＝0 V时，由于u GS1＝0 V＜U TN＝2 V，T1截止。(www.xing528.com)

u GS2＝－10 V＜U TP＝－2 V，T2导通，u O＝U OH≈V DD＝10 V。

（2）当u i＝U IH＝V DD＝10 V时，u GS1＝10 V＞U TN＝2 V，T1导通，

u GS2＝0 V＞U TP＝－2 V，T2截止，u O＝U OL≈0 V。

图3－15　CMOS反相器的电压传输特性

可见，图3－14电路实现了反相器功能，即非门功能。从工作原理可知，无论是输入高电平还是低电平，总是一个管子导通，而另一个管子截止，流过T1和T2的静态电流极小（纳安量级），因而CMOS反相器的静态功耗极小。

3.电压传输特性

CMOS反相器的电压传输特性如图3－15所示，它非常接近理想的开关特性。因此CMOS反相器的抗干扰能力很强，输入噪声容限可达到V DD／2。