MOSFET最简单的逻辑开关
实现逻辑反相功能
当输入是0时候,NMOS不导通,输出是1;
当输入是1的时候,NMOS导通,输出是0;
PMOS当输入是0时,PMOS导通,输出是1;
当输入是1时,PMOS不导通,输出是0;
注意以上都是用的共源反相器,不是源极跟随器;
CMOS逻辑反相器
电路分析:
Vi是0,PMOS导通,NMOS截止,输出是1;
Vi是1,PMOS截止,NMOS导通,输出是0;
CMOS与非门
电路分析:
1,A=0,B=0:
A输入0,NMOS的Q2关闭,PMOS的Q3打开,输出1,
B输入0,NMOS的Q1关闭,PMOS的Q4打开,输出1,
A和B都是0的时候输出1;
2.A=0,B=1:
A输入0,NMOS的Q2关闭,PMOS的Q3打开,输出1,
B输入1,NMOS的Q1打开,PMOS的Q4关闭,输出0,
A输出1会把电平拉到1;
3.A=1,B=0:
A输入1,NMOS的Q2打开,PMOS的Q3关闭,输出0,
B输入0,NMOS的Q1关闭,PMOS的Q4打开,输出1,
B输出1会把电平拉到1;
4.A=1,B=1:
A输入1,NMOS的Q2打开,PMOS的Q3关闭,输出0,
B输入1,NMOS的Q1打开,PMOS的Q4关闭,输出0,
A和B都是1的时候输出是0;
CMOS线性放大器
CMOS反相器都使用数字信号电平,因此除了状态转换过程,Vin和Vout都是接近去地或者VDD(通常为+5V)。
CMOS反相器在使用模拟信号时的特性:
Q1可以看成Q2的有源(电流源)负载,反之亦然;
输入是地或者VDD时,电流近似失配;并且放大器饱和(削波);
输入是1/2VDD时,Q1和Q2耗散电流几乎相等,该区域内,电路表现为高增益反相线性放大器。
它的Rload和gm随耗散电流的变化为:当相对低的耗散电流出现时,产生最高的电压增益;例如在低电源电压(如5V)供电时;
但是这个电路不是理想的放大器,因为他的缺点是:
高输出阻抗,线性差,增益不可预测。
优点是简单廉价,有时用来放大那些波形不重要的小输入信号;
为了将CMOS反相器用做线性放大器,必须给输入加偏压,使他处于有源区。
通常的方法是从输出端到输入端接大阻值电阻,(或者叫直流反馈)。
常见CMOS线性放大器电路
电路分析,由于电阻使Vin=Vout,工作在有源区了。
B图是应用在信号频率下的高输入阻抗重要下使用。
C图是经典的CMOS晶体振荡器。
针对A图的变形电路:
电路分析:输入的正弦波f=10MHz,变化成同频率的纯方波(用以激励数字电路);
这个电路在50mV-5V(均方根值)的输入幅度范围可以良好工作;
这是个良好的“不关心电路增益,也不关心它的应用”的例子;
注意 其中的限流电阻和箍位二极管的输入保护电路。