CMOS集成门电路

以mos管作为开关元件的门电路称为mos门电路。由于mos集成门电路具有制造工艺简单、集成度高、功耗小、抗干扰能力强等优点,因此,在数字集成电路产品中占据着相当大的比例。下面以cmos反相器和与非门为例对其结构和原理作简单介绍。
(1)cmos反相器 
①电路结构
cmos反相器由一个p沟道增强型mos管和一个n沟道增强型mos管串联组成,通常用p沟道增强型mos管作为负载管,n沟道增强型mos管作为工作管。如图1所示,pmos管tp为负载管(开启电压用vtp<0), nmos管tn为工作管(开启电压用vtn> 0),两管的栅极相连作为输入端,两管的漏极相连作为输出端。tn的源极接地,tp的源极接电源。为了保证电路正常工作,电源电压vdd需大于tn管开启电压vtn和tp管开启电压vtp绝对值的和,即vdd>vtn+|vtp|,一般vdd=5v。
图1cmos反相器电路图
②工作原理
电路中,当vi=0v时,tn截止,tp导通,电路工作在截止状态,输出电压vo≈vdd为高电平;当vi=vdd时,tn导通,tp截止,电路工作在导通状态,输出电压vo≈0v。即“若输入为低,则输出为高;若输入为高,则输出为低”。因此,该电路实现了反相器功能,即“非”的逻辑功能,电路输出与输入的关系为。
(2)cmos与非门
①电路结构
图2所示是一个两输入端的cmos与非门电路,它由两个串联的nmos管tn1、tn2和两个并联的pmos管tp1、tp2构成。每个输入端连到一个pmos管和一个nmos管的栅极。
图2 cmos与非门电路
②工作原理
当输入a、b均为高电平时,tn1和tn2导通,tp1和tp2截止,输出端f为低电平;当输入a、b中至少有一个为低电平时,对应的tn1和tn2中至少有一个截止,tp1和tp2中至少有一个导通,输出f为高电平。因此,该电路实现了“与非”逻辑功能,电路输出与输入的关系为。