16、数字电路中CMOS输入输出结构详解

数字电路中CMOS输入输出结构详解

在数字电路领域，CMOS（互补金属氧化物半导体）技术是应用广泛的一种技术，其输入和输出结构具有多种类型，每种类型都有独特的特点和应用场景。下面将详细介绍几种常见的CMOS输入输出结构。

1. 基于传输门的逻辑器件

有商业制造商（如Quality Semiconductor）生产基于传输门的各种逻辑功能器件。以其多路复用器为例，“选择”输入的变化影响输入 - 输出路径（如从X或Y到Z）需要几纳秒时间。不过，一旦路径建立，输入到输出的传播延迟最多为0.25 ns，这是市面上能买到的最快的离散CMOS多路复用器。

2. 施密特触发器输入

施密特触发器是一种特殊电路，它利用内部反馈根据输入是从低到高还是从高到低变化来移动开关阈值。

• 工作原理 ：
  • 假设施密特触发器反相器的输入初始为0 V（低电平），此时输出为高电平，接近5.0 V。当输入电压升高时，直到输入电压达到约2.9 V，输出才会变为低电平。而一旦输出变为低电平，只有当输入电压降低到约2.1 V时，输出才会再次变为高电平。
  • 这里，正向输入变化的开关阈值（记为VT +）约为2.9 V，负向输入变化的开关阈值（记为VT -）约为2.1 V，两者的差值称为迟滞。施密特触发器反相器提供约0.8 V的迟滞。
• 噪声免疫优势 ：
  • 对于具有长上升和下降时间且带有约0.5 V噪声的输入信号，普通反相器由于没有迟滞，正反向转换的开关阈值相同（VT ≈ 2.