反相器

✍ dations ◷ 2025-06-08 13:02:36 #逻辑门,集成电路

反相器(英语:Inverter)也称非门(英语:NOT gate),是数字逻辑中实现逻辑非的逻辑门,功能见右侧真值表。

这种功能代表了数字电路中理想开关表现的假定,但是在实际的反相器设计中,元件有其需要特别关注的电气特性。实际上,CMOS反相器的非理想过渡区表现使其能在模拟电路中用作A类功率放大器(如作为运算放大器的输出级)。

下列包括逻辑门的3种符号:形状特征型符号(ANSI/IEEE Std 91-1984)、IEC矩形国标符号(IEC 60617-12)和不再使用的DIN符号(DIN 40700)。其他的逻辑门符号见逻辑门符号表。

NMOS反相器

PMOS反相器

TTL反相器

静态CMOS反相器

饱和负载数字反相器

三极管反相器

开关实现的反相器

反相器电路输出电压所代表的逻辑电平与输入相反。反相器可以仅用一个NMOS晶体管或一个PMOS连接一个电阻来构建。因为这种“阻性漏极”方式只需要使用一种类型的晶体管,其制造成本非常小。不过,由于电流以两种状态之一流过电阻,这种阻性漏极配置有功耗和状态改变的处理速率问题。另外,反相器可以用两个互补晶体管配置成CMOS反相器。这种配置可以大幅降低功耗,因为在两种逻辑状态中,两个晶体管中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高,因为与NMOS型和PMOS型反相器相比,CMOS反相器的电阻相对较低。反相器也可以电阻-晶体管逻辑(RTL)或晶体管-晶体管逻辑(TTL)使用三极管(BJT)构建。

数字电子电路在逻辑0和1(二进制)对应的固定电压电平范围内进行运算。反相器电路是基本的逻辑门,可以在两个电压电平间变换。实际构建的反相器的电压都是不同的,例如TTL电路中0是低电平,+5V是高电平。

反相器是数字电路中的一种基本功能模块。将两个串行反相器的输出作为一位寄存器的输入就构成了锁存器。锁存器、数据选择器、译码器和状态机等精密数字元件都需要使用基本反相器。

六反相器是一种包含6个反相器的集成电路。例如,7404 TTL芯片有14个引脚,4049 CMOS芯片有16个引脚,两种芯片都各有2个引脚用于电源供电/基准电压,12个引脚用于6个反相器的输入和输出(4049有2个引脚悬空)。

反相器性能常用表示输入-输出电压关系的电压传输特性曲线(VTC)来测定。曲线图能反映出元件的参数,包括噪声容限、增益和操作逻辑电平。

反相器理想化的电压传输特性曲线是单位阶跃函数,这表明反相器能在高电平和低电平间无延迟精确的翻转,但在实际元件中,曲线存在过渡区。曲线表明若输入为低电压,则输出为高电压;若输入为高电压,则输出电压逐渐接近0V。过渡区的斜率是性能测量的指标,过渡区越陡峭,即斜率越大,性能越好,若斜率接近无穷,则电路能在高电平和低电平间精确翻转,反相器就是理想的。

噪声容限可以通过每一工作区中的最大输出电压VOH和最小输入电压VIL的比值来测定。

输出电压VOH可以在级联多个元件时测定信号驱动强度。

相关

  • 丁香园丁香园(DXY),始建于2000年7月23日,创办者李天天,是一个医学知识分享网站。该网站曾于2014年9月2日获得腾讯公司7000万美元投资。2019年1月,丁香园指权健产品骨正基鞋垫价格是天价
  • 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶(英语:Citrate synthase,EC 2.3.3.1)几乎存在于所有活细胞中并且是催化三羧酸循环第一步的一个限速酶。此酶存在于真核细胞的线粒体中,但它是由细胞核DNA而非线粒体D
  • 集块岩集块岩(英语:Agglomerate)是火山运动所产生的火成岩,通常为大型的火山物质的混合岩块,多见于火山活动的中心区域。它被定义为至少含75%的火山弹(Bomb)的岩石,通常为粗粒的混合质熔
  • 荷鲁斯的四个儿子霍尔的四子是指荷鲁斯与哈索尔所生的四个儿子,在埃及有关葬礼的信仰中,他的四个儿子专门负责管理死者的四个罐子,那四个罐子分别装有胃、肠、肺和肝脏。以下是荷鲁斯四个儿子的
  • 牙买加银行牙买加银行(Bank of Jamaica)是牙买加的中央银行,成立于1961年5月1日,位于京斯敦。该行在财政部长的领导下负责牙买加的货币政策。根据1960年牙买加银行法令,牙买加银行于1961年5
  • 统合者与分割者统合派与分割派(英语:Lumpers and splitters)是指在事物分类上的两种不同原则。此问题经常发生在生物学上对生物类群的归类,或是语言学上对语系、语言或方言的分类等领域。“统
  • 三个世界理论三个世界理论可以指:
  • 哈斯凯尔·柯里哈斯凯尔·布鲁克·加里(英语:Haskell Brooks Curry /ˈhæskəl ˈkɜːri/,1900年9月12日-1982年9月1日),生于美国马萨诸塞州米里镇,数理逻辑学家,专长于组合子逻辑理论。尽管组合
  • 锇的同位素锇(原子量:190.23(3))的同位素,当中有4个是稳定的,以及3个天然放射性同位素184 Os、186 Os、192 Os,不过只有186 Os的半衰期为已知,另外两个则只有下界。备注:画上#号的数据代表没有
  • 里士满区 (旧金山)里士满区(英语:Richmond District)是美国加州旧金山西北部的一个近邻社区,于19世纪后期发展。有时它与里士满市混淆,后者位于旧金山东北32公里。