mos管與門(mén)電路圖詳解及概述-CMOS邏輯門(mén)電路原理圖分析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-04-03
mos管與門(mén)電路圖，mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或者稱(chēng)是金屬—絕緣體(insulator)、半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是可以對(duì)調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱(chēng)的。
MOS管又分為兩種類(lèi)型：N型和P型。如下圖所示：
以N型管為例，2端為控制端，稱(chēng)為“柵極”；3端通常接地，稱(chēng)為“源極”；源極電壓記作Vss，1端接正電壓，稱(chēng)為“漏極”，漏極電壓記作VDD。要使1端與3端導(dǎo)通，柵極2上要加高電平。
對(duì)P型管，柵極、源極、漏極分別為5端、4端、6端。要使4端與6端導(dǎo)通，柵極5要加低電平。
在CMOS工藝制成的邏輯器件或單片機(jī)中，N型管與P型管往往是成對(duì)出現(xiàn)的。同時(shí)出現(xiàn)的這兩個(gè)CMOS管，任何時(shí)候，只要一只導(dǎo)通，另一只則不導(dǎo)通（即“截止”或“關(guān)斷”），所以稱(chēng)為“互補(bǔ)型CMOS管”。
與門(mén)，又稱(chēng)“與電路”、邏輯“積”、邏輯“與”電路。是執(zhí)行“與”運(yùn)算的基本邏輯門(mén)電路。有多個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端。當(dāng)所有的輸入同時(shí)為高電平（邏輯1）時(shí)，輸出才為高電平，否則輸出為低電平（邏輯0）。
與門(mén)有3種邏輯符號(hào)，包括：形狀特征型符號(hào)（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形國(guó)標(biāo)符號(hào)（IEC 60617-12）、DIN符號(hào)（DIN 40700）。
ANSI/IEEE Std 91-1984
IEC 60617-12（國(guó)標(biāo)符號(hào)）
DIN 40700
1、高速CMOS電路的電源電壓VDD通常為+5V;Vss接地，是0V。
高電平視為邏輯“1”，電平值的范圍為：VDD的65%～VDD(或者VDD-1.5V～VDD)。低電平視作邏輯“0”，要求不超過(guò)VDD的35%或0～1.5V。+1.5V～+3.5V應(yīng)看作不確定電平。在硬件設(shè)計(jì)中要避免出現(xiàn)不確定電平。
近年來(lái)，隨著亞微米技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的電源呈下降趨勢(shì)。低電源電壓有助于降低功耗。VDD為3.3V的CMOS器件已大量使用。在便攜式應(yīng)用中，VDD為2.7V，甚至1.8V的單片機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)。將來(lái)電源電壓還會(huì)繼續(xù)下降，降到0.9V，但低于VDD的35%的電平視為邏輯“0”，高于VDD的65%的電平視為邏輯“1”的規(guī)律仍然是適用的。
2、非門(mén)
非門(mén)(反向器)是最簡(jiǎn)單的門(mén)電路，由一對(duì)CMOS管組成。其工作原理如下：
A端為高電平時(shí)，P型管截止，N型管導(dǎo)通，輸出端C的電平與Vss保持一致，輸出低電平;A端為低電平時(shí)，P型管導(dǎo)通，N型管截止，輸出端C的電平與VDD一致，輸出高電平。
3、與非門(mén)
與非門(mén)工作原理：
①、A、B輸入均為低電平時(shí)，1、2管導(dǎo)通，3、4管截止，C端電壓與VDD一致，輸出高電平。
②、A輸入高電平，B輸入低電平時(shí)，1、3管導(dǎo)通，2、4管截止，C端電位與1管的漏極保持一致，輸出高電平。
③、A輸入低電平，B輸入高電平時(shí)，情況與②類(lèi)似，亦輸出高電平。
④、A、B輸入均為高電平時(shí)，1、2管截止，3、4管導(dǎo)通，C端電壓與地一致，輸出低電平。
4、或非門(mén)
或非門(mén)工作原理：
①、A、B輸入均為低電平時(shí)，1、2管導(dǎo)通，3、4管截止，C端電壓與VDD一致，輸出高電平。
②、A輸入高電平，B輸入低電平時(shí)，1、4管導(dǎo)通，2、3管截止，C端輸出低電平。
③、A輸入低電平，B輸入高電平時(shí)，情況與②類(lèi)似，亦輸出低電平。
④、A、B輸入均為高電平時(shí)，1、2管截止，3、4管導(dǎo)通，C端電壓與地一致，輸出低電平。
注：
將上述“與非”門(mén)、“或非”門(mén)邏輯符號(hào)的輸出端的小圓圈去掉，就成了“與”門(mén)、“或”門(mén)的邏輯符號(hào)。而實(shí)現(xiàn)“與”、“或”功能的電路圖則必須在輸出端加上一個(gè)反向器，即加上一對(duì)CMOS管，因此，“與”門(mén)實(shí)際上比“與非”門(mén)復(fù)雜，延遲時(shí)間也長(zhǎng)些，這一點(diǎn)在電路設(shè)計(jì)中要注意。
5、三態(tài)門(mén)
三態(tài)門(mén)的工作原理：
當(dāng)控制端C為“1”時(shí)，N型管3導(dǎo)通，同時(shí)，C端電平通過(guò)反向器后成為低電平，使P型管4導(dǎo)通，輸入端A的電平狀況可以通過(guò)3、4管到達(dá)輸出端B。
當(dāng)控制端C為“0”時(shí)，3、4管都截止，輸入端A的電平狀況無(wú)法到達(dá)輸出端B，輸出端B呈現(xiàn)高電阻的狀態(tài)，稱(chēng)為“高阻態(tài)”。這個(gè)器件也稱(chēng)作“帶控制端的傳輸門(mén)”。帶有一定驅(qū)動(dòng)能力的三態(tài)門(mén)也稱(chēng)作“緩沖器”，邏輯符號(hào)是一樣的。
6、組合邏輯電路
“與非”門(mén)、“或非”門(mén)等邏輯電路的不同組合可以得到各種組合邏輯電路，如譯碼器、解碼器、多路開(kāi)關(guān)等。
組合邏輯電路的實(shí)現(xiàn)可以使用現(xiàn)成的集成電路，也可以使用可編程邏輯器件，如PAL、GAL等實(shí)現(xiàn)。
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