反相器为什么可以提升带负载能力?说简单点,帮助理解,谢谢~

2024-11-15 16:56:07
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回答1:

  反相器是可以将输入信号的相位反转180度,这种电路应用在模拟电路,比如说音频放大,时钟振荡器等。在电子线路设计中,经常要用到反相器。

  组成结构:

  典型TTL与非门电路电路组成

  输入级——晶体管T1和电阻Rb1构成。

  中间级——晶体管T2和电阻Rc2、Re2构成。

  输出级——晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成,推拉式结构,在正常工作时,T4和T3总是一个截止,另一个饱和。

  

  工作原理:

  当输入Vi=3.6V(高电平)

  Vb1=3.6+0.7=4.3V 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通, 一但导通Vb1=0.7+0.7+0.7=2.1V(固定值),此时V1发射结必截止(倒置放大状态)。

  Vc2=Vces+Vbe2=0.2+0.7=0.9V 不足以T3和D同时导通,

  反相器

  T4和D均截止。

  V0=0.2V (低电平)

  当输入Vi=0.2V(低电平)

  Vb1=0.2+0.7=0.9V不 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通,

  T2 T3均截止, 同时Vcc---Rc2----T4---D---负载形成通路,

  T4和D均导通。

  V0=Vcc-VRc2(可略)-Vbe4-VD=5-0.7-0.7 =3.6(高电平)

  结论:输入高,输出低;输入低,输出高(非逻辑)

回答2:

反相器的功能就是将输入反相(废话=。=),但是是怎么实现的呢?
例如输入0,这时候PMOS打开,NMOS关断,输出节点(就是两个管子的漏极,带有后级负载)会被打开的PMOS上拉的到电源(即数字1),这个上拉的过程就是电源通过打开的PMOS给后级负载充电的过程,显然这个PMOS管尺寸(宽长比)越大,充电速度就越快,带负载能力就越强,因此尺寸越大的P管就有越大的上拉能力;
同样的道理,NMOS的尺寸决定了下拉能力,尺寸越大将负载电容上电荷放到地(数字0)的速度就越快。
总得来说,反相器尺寸越大(如果照平衡设计原则,即让上拉和下拉速度相同,那么P管和N管的宽长比之比是他们迁移率之比的反比),带负载能力就越强,但是有一个问题,它自己尺寸的增大,相当于增大了前级电路的负载,因此如果需要有很大扇出的话,必须使用多级反相器逐步扩大驱动能力,而不能直接由2个反相器完成。往往逐级扩大的比例为x2~x8之间。