《47传输门基本特性》-精选·课件设计.ppt

* * * 第四章 基本单元电路 4.7 传输门基本特性 * MOS传输门逻辑电路 NMOS/PMOS传输门特性 CMOS传输门特性 传输门的级联 NMOS传输门的电平恢复 * MOS传输门结构 NMOS传输门 Pass Transistor 源、漏端不固定 双向导通 CMOS传输门 Transmission Gate NMOS,PMOS并联 源、漏端不固定 栅极接相反信号 两管同时导通或 截止 CMOS反相器 NMOS,PMOS串联 源端接固定电位、 漏端输出 栅极接相同信号 两管轮流导通或 截止 * NMOS传输门传输高电平特性 源端 (G) (D) (s) VD=VG, 器件始终处于饱和区, 直到截止 （类似于饱和负载的特性） Vin=VDD,Vc=VDD * NMOS传输高电平 输出电压：有阈值损失 工作在饱和区，但是电流不恒定 衬偏效应 增加阈值损失 减小电流 低效传输高电平(电平质量差，充电电流小) Vin=VDD,Vc=VDD，Vout＝VDD－Vth * NMOS传输门传输低电平特性 漏端 (G) (s) (D) Hints:器件先处于饱和区，后处于线性区 （类似于CMOS反相器中 的NMOS管） Vin=0, Vc=VDD * NMOS传输低电平 输出电压：没有阈值损失 先工作在饱和区，后进入线形区 没有衬偏效应 高效传输低电平 （电平质量好，充电电流大） Vin=0,Vc=VDD，Vout＝0 * NMOS传输高电平和低电平 由于工作状态不同，以及衬偏效应的影响 NMOS传输高电平过程的等效电阻近似为传输低电平时的2-3倍 * PMOS传输门传输特性 漏端 (G) (s) (D) 传输高电平情况 传输低电平情况 器件先处于饱和区， 后处于线性区 器件始终处于饱和区, 直到截止 * NMOS/PMOS传输门：RC延迟 沿用反相器部分的分析模型，宽度为W的PMOS导电因子为K，等效电阻为R0，漏电容为C0，并有迁移率2倍近似 如果负载电容只有传输管的漏电容，则宽度为W/2的NMOS的传输延迟： 多级串联的传输门可以根据集总或者elmore模型计算 * 传输管（NMOS/PMOS传输门） 结构简单 有阈值损失 NMOS高效传输低电平，低效传输高电平 PMOS载流子迁移率小，NMOS传输门应用更多 * MOS传输门逻辑电路 NMOS/PMOS传输门特性 CMOS传输门特性 传输门的级联 NMOS传输门的电平恢复 * CMOS传输门传输高电平特性 传输高电平分为3个阶段： （1） NMOS和PMOS都饱和； （2） NMOS饱和,PMOS线性； （3） NMOS截止,PMOS线性。 * CMOS传输门传输低电平特性 传输低电平分为3个阶段： （1） NMOS和PMOS都饱和； （2） NMOS线性,PMOS饱和； （3） NMOS线性,PMOS截止。 * CMOS传输门直流电压传输特性 C L V V DD out Vin 始终有一个器件是导通的，可以传输全摆幅的信号 * CMOS传输门导通电流的变化 传输高电平 传输低电平 C L V V C out Vin * CMOS传输门导通电阻的变化 传输延迟时间 传输低电平 * CMOS传输门：RC延迟 利用高效电阻为低效电阻一半的结论 对称设计：Kn＝Kp＝2K，Wp＝2Wn＝2W，Rn＝Rp＝R0/2 如果负载电容只有传输管的漏电容，则传输延迟： 相同尺寸： Wp＝Wn＝W， Kn＝2Kp＝2K，Rn＝Rp/2＝R0/2，则传输延迟： CMOS传输门NP器件宽度相同为最优 C L V V C out Vin * MOS传输门逻辑电路 NMOS/PMOS传输门特性 CMOS传输门特性 传输门的级联 NMOS传输门的电平恢复 * 传输门的级联：RC网络 V 1 V i-1 C 2.5 2.5 0 0 V i V i+1 C C 2.5 0 V n-1 V n C C 2.5 0 In V 1 V i V i+1 C V n-1 V n C C In R eq R eq R eq R eq C C (a) (b) C R eq R eq C C R eq C C R eq R eq C C R e