1. CMOS反相器电路结构和工作原理在数电中,我们使用MOS管主要是用它的开关特性
来看看MOS管的开关等效电路(以N沟道增强型MOS管为例)

下面我们来看看CMOS反相器的构造:

CMOS反相器主要是由上方的P沟道增强型MOS管和下方的N沟道增强型MOS管构成
对于P沟道MOS管而言,当g极和s极的电压为低电平时,该管视为导通
对于N沟道MOS管而言,当g极和s极的电压为高电平时,该管视为导通
那么下面我们来分析一下这个结构到底怎么就能够被称为反相器了:
首先,v1为输入,v0为输出,当v1为低电平时,下方的增强型N沟道MOS管截止(我们视MOS管截止的等效电阻ROFF非常大,上方的MOS管导通(我们视MOS管的导通电阻RON
<< ROFF),因此,v0 的电压就等于下方MOS管截止电阻的电压:
v0=ROFF/(ROFF+RON)*VDD≈VDD
即在输入电压为低电平时,输出电压为高电平
如果反过来,输入电压v1为高电平,那么上方MOS管截止,下方MOS管(N)导通,那么v0的电压即为:
v0=RON/(RON+ROFF)*VDD≈0
即在输入电压为高电平时,输出电压为低电平

1.1 CMOS反相器电压传输特性和电流传输特性
AB段:输入为低电平,即vI< uGS(th)N ,T2截止,T1导通,输出为高电平;
BC段:vGS(th)N<vI<VDD−uGS(th)P,T1,T2同时导通,且当vI=1/2VDD 时,vo=1/2VDD;
​CD段:输入为高电平,T2导通,T1截止,输出为低电平。
1.2 输入端噪声容限
输出为高电平时的噪声容限为:
VNH=VOH(min)−VIH(min)
输出为低电平时的噪声容限为:
VNL=VOL(max)−VIL(max)
​1.3 CMOS反相器静态输入特性和输出特性在应用反相器时要加上保护电路: