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学习目标
今天我们要学习的是
其他类型的CMOS门电路以及双极型三极管的开关特性。
前情提要
我们先来简单复习一下关于CMOS门电路的基础知识吧！
简单概括一下就是一个反相器。
- 输入为0，上面开关闭合（PMOS管导通），输出为1（高电平）。
- 输入为1，上面开关断开（NMOS管导通），输出为0（低电平）。
好了，我们接下来进入今天的学习内容。
其他类型的CMOS门电路
一、其他逻辑功能的CMOS门电路
我们首先对应CMOS的输入情况进行一个简单的分析：
- 上拉开关闭合，下拉开关打开，输出１。
- 上拉开关打开，下拉开关闭合，输出０。
- 上拉开关闭合，下拉开关闭合，输出不确定。
- 上拉开关打开，下拉开关打开，悬空，也叫高阻态。
上面两种是我们比较希望出现的，但是后面两种情况也是会有发生的时候，我们目前先不讨论这两种情况，到后面遇到的时候我们再来讲解，大家先知道有这两种情况就好。
互补性
我们上面说过，PMOS和NMOS就像是两个对着干的冤家一样，PMOS干活的时候NMOS就不干活，相反也是一样的，两个人看谁都不爽。我们目前管这种特性叫做“互补性”吧！除了干活的时候互补，两个人走路的时候，也要对着干，它并行走的时候（串联），另一个就要并列走（并联），我们管这种连接方式不同的也叫“互补性”，所以串联NMOS管与并联PMOS管互补，大家千万要记作这个，后面会用。在这之前，我们先来看看两个门电路。
与非
我们来看看这个电路，首先，我们分成上下两半（蓝线分割），先来看下半部分，大家知道只有A，B同时为１的时候，下面才能导通，输出０（低电平）；上面呢？大家可以分析出来，A，B只要有一个０，输出就为１。不知道大家注意到没有，其实上下两部分是互补的，哈哈哈！所以两个人也对着来，你把这些输入变成输出０，那我就把剩下的全部输出１。
或非
或非我就不分析了，聪明的大家肯定会的。就是也要注意互补性就完了！
电路设计
接下来我们来设计除了或非、与非的其他门电路 ：
- 第一步、画出上下其中一部分，也就是输出为０，或者为１的时候，与就是串联，或就是并联。
- 第二步、根据互补画出另一半。
- 第三步、连起来。
这样就能画出所有的电路图了。
二、带缓冲极的CMOS门
我们来看一下我们之前就讲过的与非门吧！好像没有问题，但是其实有问题的，就是在A、B同为1，或者同为0 时，电阻是变化的。如果后面随着电阻的增多，会极大的影响输入输出的电平，导致后面的电压出现较大问题，那怎么办嘞？我们选择使用缓冲级来解决，相当于规范了输入输出电压，使其能在一套逻辑下完美的运行下去。
带缓冲级的与非门。但是要注意，带缓冲级改变了逻辑功能，与非变成了或非。
三、漏极开路的门电路（OD门）
大家觉得这个电路有问题吗？乍一看好像没有问题，两者有一个为0，就会被下拉为低电平，但是当我们更为细致的来看一下这个电路。
现在应该就能看到问题了，当上面上拉。下面下拉，导致的结果就是直接接地，短路了，这样可能会烧坏我们的电路，所以我们要修改一下，怎么修改呢？答案就是漏极开路的门电路（OD门） ，我们一起来看看吧！
这个电路，当TN的截至内阻和导通内阻分别为ROFF和RON，只要满足ROFF>>RL>>RON（后面会介绍计算的方法），输出就为高电平；当TN导通时输出0，其实和一个普通的与非类似，只不过在进行线与的时候比较安全一点。
特点
- 可将输出并联使用，实现线与或用作电平转换、驱动器
- 使用时外接RL，VDD’
RL的计算
首先，我们先计算一下RL的上限值，也就是确保输出电压能达到最大时的电阻。那么这个时候其实就是需要所有的OD都接低电平，这个时候会产生微小的漏电流，以及后面因为输出高电平而产生的电流。化简一下，就能得到相应的RL的上限值。
接下来是计算RL的下限 ，这个时候只要有一个OD门输入为高，就是输出低电平。假设OD门能承受的最大电流为IOLMAX，就是要确保各反向电流不能大于最大承受电流，如下所示。
四、CMOS传输门及双向模拟开关
传输门
CMOS传输门和CMOS反相器类似，也是一种基本的单元电路，属于双向器件，可以当作模拟开关使用。我们接下来就来介绍一下传输门吧！
首先，我们来看一下Ｃ端与C＇端，当C为０的时候，上下都不导通，相当于断开 ，就是我们之前提到的高阻态；而当C＝１时，我们就要来讨论一下了，
１、
这个时候，（ｖ１与C）两端的压差大于（N管）导通电压，下面的N管导通
２、
这个时候，（ｖ１与C）两端的压差大于（P管）导通电压，上面的P管导通
双向模拟开关
还有一个功能就是用作双向模拟开关，用来连续传输模拟信号，在此大家了解就好，不做过多讲解。
五、三态输出门
我们现在来看一下三态输出门，其实从结构上看，就是一个非门，但是这个非门，受到EN’（使能）端的控制，当EN’为０时，G４和G５受到A控制，并且是A＇的关系（大家可以分析，比较简单）；而当EN’为１时，G４和G５导致非门都断开，形成高阻态。
用途
主要是用在总线装置上，可以控制设备的使用（左），以及双向传输数据（右）这个了解就好。
双极型三极管的开关特性
我们首先来介绍一下三极管吧！ 主要介绍NPN型，PNP型也是类似的！
一、NPN型三极管
我们来简单介绍一下NPN型三极管，在这之前，我要先讲个故事：有一天发射区涨洪水了（UＢＥ＞ＵＯＮ，发射结正偏），住在发射区的小N非常着急，于是想去住在基区的兄弟小P家，两人虽然平时对着干，但关系好的很，小P很乐意帮助小N，但是遇到一个问题，就是小P家太小了，住不下小N的家人，怎么办呢？没办法了，小N于是去找住在集电区的表哥大N，两人虽然是亲戚，但关系却不好，但大N也不好拒绝，于是想到一个办法，和小N说：我家太小了（其实特别大），要收拾一下才能让你入住（UＣＢ ＞ ０，集电结反偏）。于是小N只能等了，终于等到大N收拾好了，这场闹剧才算结束。其实这大概就是NPN型三极管的工作模式，具体内容看下图。所以有一个关系：IE ＝ IB ＋ IC，因为小N的家人 ＝ 住在小P家的 ＋ 住在大N家的。应该比较好理解。
二、输入输出特性
上面是输入特性（近似用折现处理），也就是必须大于VON（洪水导致住不了），才会有IB的形成（去别人家住）。
下面是输出特性，分为三个区：
- 截止区：也就是发射结没有正偏（没涨洪水），就没有电流，相当于断开。
- 放大区：就是发射结偏移了（发洪水了），集电结也反偏（表哥想让你住，来多少住多少，IC随IB变化而变化）
- 饱和区：就是发射结偏移了（发洪水了），但是集电结没反偏或者偏的少（表哥不想让你住，IC随IB变化而缓慢变化）
三、基本开关电路
好了，我们现在吧三极管接入开关里面去。
这个是用图解法来分析电路的情况，首先，我们希望它的工作点在右侧（饱和区），具体要怎么操作呢？
- 增大VCC，不过一般不这样；
- 调整
，但这是出厂就调好的，改不了；
- 最后就是增大RC，让交点在右侧；
- 还有就是调整IB了，也能达到相同的效果；
四、开关等效电路
我们的可以把上面讲的东西等效成这样一个等效电路 ！
五、动态开关特性
这个和CMOS动态开关特性是一样的，有一个时间的延迟。
六、三极管反相器
其实三极管也相当于一个反相器，在此就不做过多介绍。
总结
本节我们学习了其他类型的CMOS门电路以及双极型三极管的开关特性，希望对大家有帮助，如果文章有错误之处也请及时指出，我也好及时修改，好的，谢谢大家了！
系列文章
- 这是之前所有的数电笔记，也一起放到这里了，希望大家多多支持，谢谢大家了。
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