8.数电复刻 之 CMOS

电流传输特性：和电压特性对应，在BC段才有电流

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一：噪声容限

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1.输入端噪声容限：在保证输出信号基本不变时，输入信号允许的变化

2.V_NH = V_OH(min) - V_IH(min)
V_NL = V_IH(max) - V_OL(max)

下标的解释：O表示输出，I表示输入，H是高电平，L是低电平
高电平有最小值低电平有最大值

注意：输出指的是前一个电路的输出，输入指的是给当前电路的输入

我们的目的很简单，就是保证在前一个电路的输出，作为当前电路的输入的时候
电平不会出现变化，所以我们有下面这个图

当V_DD变大时，噪声容限变大

以上就是噪声容限概念的内容了

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二：CMOS静态输入特性

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我们在前面绘制时忽略了输入特性，这里再提的原因是：

保护电路：电压钳位，限制输入电压，保护脆弱的MOS管

当V_i<< V_DD时：
二极管D1导通，V_i = V_DD+0.7

当V_i= 0 时：
二极管D2导通，V_i = -0.7

缺点：
二极管的存在，即使截止，依然有反向漏电流，虽然很小，但是栅极电流也很小，相比下，漏电流较大，消耗功率

所以得到了在保护电路作用下的输入特性曲线

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三：输出特性

1.低电平输出：意味着对于上P下N的情况，P截止，N导通
则输入是高电平

等效电路：

此时上面的P管相当于一个电阻 R_L，电流从上V_DD向下流

漏极电压就是 V_O，随着电流的增加而提高：

因为R_L变化 =》电流变化
导通电阻R_on不变，所以 V_O变大

2.高电平输出：意味着对于上P下N的情况，P导通，N截止
则输入是低电平

等效电路：

此时下面的N管相当于一个电阻 R_L，电流向下地流

漏极电压就是 V_O，随着电流的增加而减小：

因为R_L变化 =》电流变化
导通电阻R_on不变，所以 V_O变小

这种变化都是不好的，因为我们希望的是V_O
在高电平输入，低电平输出时：很低，所以电流不能太大
在低电平输入，高电平输出时：很高，所以电流不能太大

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四：动态特性

1.传输延时时间：t_pHL 和 t_pLH

因为如前面所说，MOS管等效电路中有一个电容
解释：

1.负载一般含有电容
2.MOS管本身有输入电容

因为电容充放电，所以电容两端的电流不会突变，那当输出电压的变化必然滞后于输入电压的变化

t_PHL 是输入电压从高电平变化为低电平时 的延时时间
t_PLH 是输入电压从低电平变化为高电平的 的延时时间

t_Pd 为平均延时 = （t_PHL+t_PLH）/2
在CMOS电路中，一般t_PLH=t_PHL ，所以用 t_pd 统一表示这两个时延时间

分析：

降低延时时间，可以提高工作效率

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