当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第三周 > 3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性 > Video
下面我们就具体分析一下
电压和电流传输特性曲线
这个电压传输特性曲线
分为三段
其中AB段和CD段
分别对应的是输出高电平
和输出低电平的阶段
而这个高/低电平
它分别由上拉的T1管
和下拉的T2管带来
在AB段T1导通T2截止
在CD段T2导通T1截止
那么AB段和CD段
当有一个管子导通的时候
另一个管子截止的时候
这是我们最理想的状况
在这个状况下我们知道
相当于刚才的那两个开关
一个闭合一个打开
但是我们也知道
当输入信号在0到VDD之间
转换的时候
我们说没有办法避免
中间这个区域
当你的输入从0变到VDD
它一定会途径其中的
这一段区域
当从VDD反回来到0的时候
也一定会途径中间这段区域
而中间这段区域不能避免
这个区域它代表的是什么呢
我们看到了曲线有变化
出现了转折
在这个段 T1 T2是同时导通
而且这两个同时导通的时候
随着输入信号从低到高
或者从高到低的时候
它们的电阻值的变化
是一个从大变小
另外一个从小变大
那么出现了这样的一个对称
如果这两个管子的参数
完全对称的话
它们的转折点
会出现在二分之一VDD处
那么这是它的电压传输特性曲线
那电压传输特性曲线
我们刚才在求的时候
是通过这个管子的特性曲线
求交点而来
如果我们求交点的时候
把刚才的那个电流值
也保留下来的话
也就是说我们把IPD和IPU
也保留下来的话
你也能得到关于输入电压
和我的ID之间的一个曲线
那这时候我们会发现
这么一件事儿
说对于CMOS反相器来讲
它在输入信号
是二分之一VDD附近的时候
会出现一个尖峰电流
而在输入是高低电平的时候
由于它分别都有一个管子截止
这个时候它的电流值为0
那这个时候就会呼应到前边
我们讲过的一个有意思的现象
如果大家还记得的话
我们曾经提过
在这门课程当中
我们会选择用电压去表达信息
而且如果用电压表达信息的同时
如果电流为零的话
那意味着什么
是不是就意味着功耗近乎为零
而我们在逻辑代数当中也学过
在逻辑代数当中我们知道
0/1是我们这个课程
对信息的一个表达
对应的电压值就是高压电平
而如果说在门电路当中
对应的高低电
输出高低电平的时候
输入高低电平的时候
对应的正好我的电流
又都是0的话
那是不是意味着
CMOS工艺的器件
在静态的时候
功耗近乎为0
那这是我们最理想的情况
但是是不是就没有功耗了呢
我们说不可能
因为我们在学逻辑代数的时候
也都知道
逻辑代数是数字电路的数学基础
但是它描述的不完整
原因是它只描述了静态的0/1
也就是电压信号的这一段
AB段和CD
那中间的这一段就没有了吗
中间的这一段
逻辑代数没有办法表达
但是它在电路当中客观存在
当你的信号在真值表当中
从一行跳到另一行的时候
在稳定之前
中间的那一段
就是我们出现尖峰电流的这一段
也是我们电压信号出现在
无效区的这一段
非0非1的这一段
而且你也会发现
如果我的电路工作频率高
那就意味着我这个尖峰电流
会反复出现
那也就是说出现尖峰的次数就多
那么功耗也就会随之增加
下面我们再来讨论一下
CMOS反相器的
输入噪声容限
输入噪声容限实际上是
对我们前边
对于数字电路模块
它的一个特性的具体表达
我们在前边提过
数字电路的模块
一定要签一个合同
这个合同说什么呢
说我保证能够输出高质量的
高低电平
而且我能忍受低质量的高低电平
那么也就意味着数字电路模块
在衔接过程当中
它们相互之间对噪声
和对不准确性
都有一定的容差性
那我们现在就来看这个图
如果说我两个反相器
刚才我们刚刚构建的
那个反相器
把它连起来的话
是不是意味着我输出的高电平
和低电平的质量
都要好于我能够接受的高低电平
那这个话什么意思
我们再仔细解读一下
是不是说我输出的高电平
一定会比你能够接受的高电平
要来得高
我输出的低电平
一定要比你还认识的低电平
来得低
那它们两者之间的差
我们就叫做输入噪声容限
那我们现在回想一下
它在电压传输特性曲线当中的
表达是什么样的呢
如果大家还翻回去看
是不是就能看到这张图
它的电压传输特性曲线
在输入
在一定范围变化的过程当中
输出几乎是不变的
在一定变化范围的过程当中
输出几乎是不变的
那是不是就意味着
刚才我们说的
我输出了高质量的高电平
和低电平
而我的输入允许你变化
那么噪声容限表达的
就是这个意思
也解决了我们前边说的
我把噪声的容忍度留给了系统
那如果我们CMOS工艺的器件
两个管子完全对称
在它允许的工作电压范围内
如果改变它的VDD
比方说5伏 10伏 12伏 15伏的话
由于管子对称
所以你能得到
它的电压传输特性曲线
大概是这样的一组曲线
那是不是就可以这么说
我提高我的工作电源电压值
就能够提高我的噪声容限
因为基本上我们能看到
噪声容限就是指的
你输出不改变的情况下
输入允许变化的范围
那么由此我们也可以
得到一个结论
如果是CMOS工艺的反相器
你可以通过提高VDD
来提高噪声容限
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
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-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
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-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
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-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
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-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
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-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
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-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
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-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
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-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
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-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
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-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
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-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
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-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
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-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
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-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
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-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
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-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
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-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
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-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
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-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
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-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
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-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
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-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
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-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
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-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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