CMOS管_通信电子-电子设计.pdf

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1、CMOS 门电路 以 MOS（Metal-Oxide Semiconductor）管作为开关元件的门电路称为 MOS 门电路。由于 MOS 型集成门电路具有制造工艺简单、集成度高、功耗小以及抗干扰能力强等优点，因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例。与 TTL门电路相比，MOS 门电路的速度较低。MOS 门电路有三种类型：使用 P 沟道管的 PMOS 电路、使用 N 沟道管的 NMOS 电路和同时使用 PMOS 和 NMOS管的 CMOS 电路。其中 CMOS 性能更优，因此 CMOS 门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一。1.CMOS 非门 图3-16所示是一个 N 沟道增强型 MOS 管

2、 TN 和一个 P 沟道增强型 MOS 管 TP 组成的 CMOS 非门。图3-16 CMOS 非门电路 图3-17 CMOS 与非门电路 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，VDD 需要大于 TN 管开启电压 VTN和 TP 管开启电压 VTP 的绝对值的和，即 UDD UTN+|UTP|。当 Ui=0V时，TN 截止，TP 导通，Uo UDD 为高电平；当 Ui=UDD 时，TN 导通，TP 截止，Uo0V为低电平。因此实现了非逻辑功能。CMOS 非门除了有较好的动态特性外，由于 CMOS 非门电路工作时总有一个管

3、子导通，所以当带电容负载时，给电容充电和放电都比较快。CMOS 非门的平均传输延迟时间约为10ns。另外由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态，因而电流极小，电路的静态功耗很低，一般为微瓦（mW）数量级。2.CMOS 与非门 图3-17所示为一个两输入端的 CMOS 与非门电路，它由两个串联的 NMOS 管和两个并联的 PMOS 管构成。每个输入端连到一个 PMOS 管和一个 NMOS 管的栅极。当输入 A、B 均为高电平时，TN1和 TN2导通，TP1和 TP2截止，输出端为低电平；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

4、由一个导通，输出 F 为高电平。因此，该电路实现了与非逻辑功能。3.CMOS 或非门 图3-18所示是一个两个输入端的 CMOS 或非门电路，它由两个并联的 NMOS 管和两个串联的 PMOS 管构成。每个输入端连接到一个 NMOS 管和一个 PMOS 管的栅极。或非门的逻辑符号如图3-19 所示。欢迎下载 2 当输入 A、B 均为低电平时，TN1和 TN2截止，TP1和 TP2导通，输出 L 为高电平；只要输入端 A、B 中有一个为高电平，则对应的 TN1和 TN2中至少有一个导通，TP1和 TP2中便至少有一个截止，使输出 F 为低电平。因此，该电路实现了或非逻辑功能。图3-18 CMOS

5、 或非门电路 图3-19 或非门逻辑符号 4.CMOS 三态门 图3-20所示是一个低电平使能控制的三态非门，从电路结构上看，该电路是在 CMOS 非门的基础上增加了 NMOS管 TN2和 PMOS 管 TP2构成的。当使能控制端=1时，TN2和 TP2同时截止，输出 F 呈高阻状态；当使能控制端=0时，TN2和 TP2同时导通，非门正常工作，实现 F=的功能。与 TTL 三态门一样，CMOS 三态门也可用于总线传输。图3-20 CMOS 三态门 5.CMOS 传输门 图3-21(a)所示是一个 CMOS 传输门的电路图，它由一个 NMOS 管 TN 和一个 PMOS 管 TP 并联构成，其逻

6、辑符号如图3-21(b)所示。图中，TN 和 TP 的结构和参数对称，两管的源极连在一起作为传输门的输入端，漏极连在一起作为力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很

7、低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 3 输出端。TN 的衬底接地，TP 的衬底接电源，两管的栅极分别与一对互补的控制信号 C 和相接。当控制端 C=1（VDD），=0（0V）时，若输出电压 Ui 在0VUDD 范围内变化，则两管中至少有一个通导，输入和输出之间呈低阻状态，相当于开关接通，即输入信号 Ui 在0VUDD 范围内都能通过传输门。当控制端 C=0（0V），=1（UDD）时，输入信号 Ui 在0VUDD 范围内变化，两管总是处于截止状态，输入和输出之间呈高阻状态（107W），信号

8、Ui 不能通过，相当于开关断开。由此可见，变换两个控制端的互补信号，可以使传输门接通或断开，从而决定输出端的模拟信号（0VUDD 之间的任意电平）是否能传送到输出端。所以，传输门实质上是一种传输模拟信号的压控开关。由于 MOS 管的结构是对称的，即源极和漏极可以互换使用，因此，传输门的输入端和输出端可以互换使用，即CMOS 传输门具有双向性，故又称为可控双向开关。(a)(b)图3-21 CMOS 传输门及其逻辑符号 6.CMOS 逻辑门电路的系列及主要参数（1）CMOS 逻辑门电路的系列 基本的 CMOS 4000系列。高速的 CMOS HC 系列。与 TTL 兼容的高速 CMOS HCT 系

9、列。（2）CMOS 逻辑门电路主要参数的特点 输出高电平 UOH(min)=0.9UDD；输出低电平 UOL(max)=0.01UDD。所以 CMOS 门电路的逻辑摆幅（即高低电平之差）较大。阈值电压 Uth 约为 UDD/2。CMOS 非门的关门电平 UOFF 为0.45UDD，开门电平 UON 为0.55UDD。因此，其高、低电平噪声容限均达0.45UDD。CMOS 电路的功耗很小，一般小于1mW/门；因为 CMOS 电路有极高的输入阻抗，故其扇出系数 NO 很大，可达到50。CMOS逻辑门电路 CMOS 逻辑门电路是在 TTL 电路问世之后，所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展

10、趋势来看，由于制造工艺的改进，CMOS 电路的性能有可能超越 TTL 而成为占主导地位的逻辑器件。CMOS 电路的工作速度可与 TTL 相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于 TTL。此外，几乎所有的超大规模存储器件 ，以及 PLD 器件都采用 CMOS 艺制造，且费用较低。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通

11、为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 4 早期生产的 CMOS门电路为4000 系列，随后发展为4000B 系列。当前与 TTL 兼容的 CMO 器件如74HCT 系列等可与 TTL 器件交换使用。下面首先讨论 CMOS 反相器，然后介绍其他 CMO 逻辑门电路。MOS 管结构图 MOS 管主要参数：1.开启电压 VT 开启电压（又称阈值电压

12、）：使得源极 S 和漏极 D 之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；标准的 N 沟道 MOS 管，VT约为36V；通过工艺上的改进，可以使 MOS 管的 VT值降到23V。2.直流输入电阻 RGS 即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比 这一特性有时以流过栅极的栅流表示 MOS 管的 RGS可以很容易地超过1010 。3.漏源击穿电压 BVDS 在 VGS=0（增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使 ID开始剧增时的 VDS称为漏源击穿电压BVDS ID剧增的原因有下列两个方面：（1）漏极附近耗尽层的雪崩击穿（2）漏源极间的穿通击穿 有些 MOS 管中，其沟道长度较短，不断增加 VDS会使漏区的

13、耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通，穿通后，源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产生大的 ID 4.栅源击穿电压 BVGS 在增加栅源电压过程中，使栅极电流 IG由零开始剧增时的 VGS，称为栅源击穿电压 BVGS。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截

14、止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 5 5.低频跨导 gm 在 VDS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导 gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力 是表征 MOS 管放大能力的一个重要参数 一般在十分之几至几 mA/V 的范围内 6.导通电阻 RON 导通电阻 RON说明了 VDS对 ID的影响，是漏极特性某一点

15、切线的斜率的倒数 在饱和区，ID几乎不随 VDS改变，RON的数值很大，一般在几十千欧到几百千欧之间 由于在数字电路中，MOS 管导通时经常工作在 VDS=0的状态下，所以这时的导通电阻 RON可用原点的 RON来近似 对一般的 MOS 管而言，RON的数值在几百欧以内 7.极间电容 三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容 CGS、栅漏电容 CGD和漏源电容 CDS CGS和 CGD约为13pF CDS约在0.11pF 之间 8.低频噪声系数 NF 噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的 由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时，在输 出端也出现不规则的电压或电流变化 噪声性能的

16、大小通常用噪声系数NF 来表示，它的单位为分贝（dB）这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小 低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数 场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小 力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于

17、它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 6 一、CMOS 反相器 由本书模拟部分已知，MOSFET 有 P 沟道和 N 沟道两种，每种中又有耗尽型和增强型两类。由N 沟道和 P 沟道两种 MOSFET 组成的电路称为互补 MOS 或 CMOS 电路。下图表示 CMOS 反相器电路，由两只增强型 MOSFET组成，其中一个为 N 沟道结构，另一个为 P沟道结构。为了电路能正常工作，要求电源电压 VDD大于两个管子的开启电压的绝对

18、值之和，即 VDD(VTN|VTP|)。1.工作原理 首先考虑两种极限情况：当 vI处于逻辑0时，相应的电压近似为0V；而当 vI处于逻辑1时，相应的电压近似为 VDD。假设在两种情况下 N 沟道管 TN为工作管 P 沟道管 TP为负载管。但是，由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，相反的情况亦将导致相同的结果。下图分析了当 vI=VDD时的工作情况。在 TN 的输出特性 iDvDS（vGSNVDD）(注意 vDSN=vO)上，叠加一条负载线，它是负载管TP在 vSGP=0V 时的输出特性 iDvSD。由于 vSGPVT（VTN=|VTP|=VT），负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。

19、两条曲线的交点即工作点。显然，这时的输出电压 vOL 0V（典型值10mV，而通过两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦量级）下图分析了另一种极限情况，此时对应于 vI0V。此时工作管 TN在 vGSN0的情况下运用，其输出特性 iDvDS几乎与横轴重合，负载曲线是负载管 TP在 vsGPVDD时的输出特性 iDvDS。由图可知，工作点决定了 VOVOH VDD；通过两器件的电流接近零值。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优

20、因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 7 由此可知，基本 CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元，其输出电压接近于零或+VDD，而功耗几乎为零。2.传输特性 下图为 CMOS 反相器

21、的传输特性图。图中 VDD=10V，VTN=|VTP|=VT=2V。由于 VDD（VTN|VTP|），因此，当 VDD-|VTP|vIVTN时,TN和 TP两管同时导通。考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注意到，器件在放大区（饱和区）呈现恒流特性，两器件之一可当作高阻值的负载。因此，在过渡区域，传输特性变化比较急剧。两管在VI=VDD/2处转换状态。3.工作速度 CMOS 反相器在电容负载情况下，它的开通时间与关闭时间是相等的，这是因为电路具有互补对称的性质。下图表示当 vI=0V 时，TN截止，TP导通，由 VDD通过 TP向负载电容 CL充电的情况。由于 CM

22、OS 反相器中，两管的 gm值均设计得较大，其导通电阻较小，充电回路的时间常数较小。类似地，亦可分析电容 CL的放电过程。CMOS 反相器的平均传输延迟时间约为10ns。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一

23、个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 8 二、CMOS 门电路 1.与非门电路 下图是2输入端 CMOS 与非门电路，其中包括两个串联的 N 沟道增强型 MOS 管和两个并联的 P沟道增强型 MOS 管。每个输入端连到一个 N 沟道和一个 P 沟道 MOS 管的栅极。当输入端 A、B 中只要有一个为低电平时，就会使与它相连的 NMOS 管截止，与它相连的 PMOS 管导通，输出为高电平；仅当 A、B 全为高电平时，才会使两个串联的 NMOS 管都

24、导通，使两个并联的 PMOS 管都截止，输出为低电平。因此，这种电路具有与非的逻辑功能，即 n 个输入端的与非门必须有 n 个 NMOS 管串联和 n 个 PMOS 管并联。2.或非门电路 下图是2输入端 CMOS 或非门电路。其中包括两个并联的 N 沟道增强型 MOS 管和两个串联的 P沟道增强型 MOS 管。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压

25、和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 9 当输入端 A、B 中只要有一个为高电平时，就会使与它相连的 NMOS 管导通，与它相连的 PMOS管截止，输出为低电平；仅当 A、B 全为低电平时，两个并联 NMOS 管都截止，两个串联的 PMOS管都导通，输出为高电平。因此，这种电路具有或非的逻辑功能，其逻辑表

26、达式为 显然，n 个输入端的或非门必须有 n 个 NMOS 管并联和 n 个 PMOS 管并联。比较 CMOS与非门和或非门可知，与非门的工作管是彼此串联的，其输出电压随管子个数的增加而增加；或非门则相反，工作管彼此并联，对输出电压不致有明显的影响。因而或非门用得较多。3.异或门电路 上图为 CMOS 异或门电路。它由一级或非门和一级与或非门组成。或非门的输出。而力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接

27、地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 10 与或非门的输出 L 即为输入 A、B 的异或 如在异或门的后面增加一级反相器就构成异或非门，由于具有的功能，因而称为同或门。异成门和同或门的逻辑符号如下图所示。三、BiCMOS门电路 双极型 CMOS 或 Bi

28、CMOS的特点在于，利用了双极型器件的速度快和 MOSFET 的功耗低两方面的优势，因而这种逻辑门电路受到用户的重视。1.BiCMOS 反相器 上图表示基本的 BiCMOS 反相器电路，为了清楚起见，MOSFET 用符号 M 表示 BJT 用 T 表示。T1和 T2构成推拉式输出级。而 Mp、MN、M1、M2所组成的输入级与基本的 CMOS 反相器很相似。输力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源

29、极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 11 入信号 vI同时作用于 MP和 MN的栅极。当 vI为高电压时 MN导通而 MP截止；而当 vI为低电压时,情况则相反，Mp导通，MN截止。当输出端接有同类 BiCMOS 门电路时，输出级能提供足够大的电流为电容性负

30、载充电。同理，已充电的电容负载也能迅速地通过 T2放电。上述电路中 T1和 T2的基区存储电荷亦可通过 M1和 M2释放，以加快 电路的开关速度。当 vI为高电压时 M1导通，T1基区的存储电荷迅速消散。这种作用与 TTL 门电路的输入级中 T1类似。同理，当 vI为低电压时，电源电压 VDD通过 MP以激励 M2使 M2导通，显然 T2基区的存储电荷通过 M2而消散。可见，门电路的开关速度可得到改善。2.BiCMOS门电路 根据前述的 CMOS 门电路的结构和工作原理，同样可以用 BiCMOS 技术实现或非门和与非门。如果要实现或非逻辑关系，输入信号用来驱动并联的 N 沟道 MOSFET，而

31、 P 沟道 MOSFET则彼此串联。正如下图所示的 2输入端或非门。当 A 和 B 均为低电平时，则两个 MOSFET MPA和 MPB均导通，T1导通而 MNA和 MNB均截止，输出 L 为高电平。与此同时，M1通过 MPA和 MpB被 VDD所激励，从而为 T2的基区存储电荷提供一条释放通路。另一方面，当两输入端 A 和 B 中之一为高电平时，则 MpA和 MpB的通路被断开，并且 MNA或 MNB导通，将使输出端为低电平。同时，M1A或 M1B为 T1的基极存储电荷提供一条释放道路。因此，只要有一个输入端接高电平，输出即为低电平。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电

32、路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入 欢迎下载 12 四、CMOS 传输门 MOSFET

33、的输出特性在原点附近呈线性对称关系，因而它们常用作模拟开关。模拟开关广泛地用于取样保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。下面着重介绍 CMOS 传输门。所谓传输门（TG）就是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS 传输门由一个 P 沟道和一个 N 沟道增强型 MOSFET并联而成，如上图所示。TP和 TN是结构对称的器件，它们的漏极和源极是可互换的。设它们的开启电压|VT|=2V 且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V。为使衬底与漏源极之间的 PN 结任何时刻都不致正偏，故 TP的衬底接+5V 电压，而 TN的衬底接-5V电压。两管的栅极由互补的信号电压（+5V 和-5V）来控制，分别用和

34、表示。传输门的工作情况如下：当 C 端接低电压-5V时 TN的栅压即为-5V，vI取-5V到+5V 范围内的任意值时，TN均不导通。同时,TP的栅压为+5V，TP亦不导通。可见，当 C 端接低电压时，开关是断开的。为使开关接通，可将 C 端接高电压+5V。此时 TN 的栅压为+5V，vI在-5V到+3V 的范围内，TN导通。同时 TP的棚压为-5V，vI在-3V到+5V 的范围内 TP将导通。由上分析可知，当 vI-3V时，仅有 TN导通，而当 vI+3V 时，仅有 TP导通当 vI在-3V到+3V 的范围内，TN和 TP两管均导通。进一步分析 还可看到，一管导通的程度愈深，另一管的导通程度则

35、相应地减小。换句话说，当一管的导通电阻减小，则另一管的导通电阻就增加。由于两管系并联运行，可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是 CMOS 传输出门的优点。在正常工作时，模拟开关的导通电阻值约为数百欧，当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时，可以忽略不计。CMOS 传输门除了作为传输模拟信号的开关之外，也可作为各种逻辑电路的基本单元电路。力强等优点因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例与门电路相比门电路的速度较低门电路有三种类型使用沟道管的电路使用沟道管的电路和同时使用和管的电路其中性能更优因此门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一非门两管的漏极相连作为输出端的源极接地的源极接电源为了保证电路正常工作需要大于管开启电压和管开启电压的绝对值的和即当时截止导通为高电平当时导通截止为低电平因此现了非逻辑功能非门除了有较好的动态特性外由于非门由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态因而电流极小电路的静态功耗很低一般为微瓦数量级与非门图所示为一个两输入端的与非门电路它由两个串联的管和两个并联的管构成每个输入端连到一个管和一个管的栅极当输入