逻辑门电路工作原理 我们知道，逻辑门电路主要应用在数字电路中，而且应用得十分广泛，今天本文为大家讲解逻辑门电路的工作原理、逻辑门电路传输特性和逻辑门电路工作速度。

1、逻辑门电路工作原理

首先考虑两种极限情况：当vI处于逻辑0时，相应的电压近似为0V；而当vI处于逻辑1时，相应的电压近似为VDD。假设在两种情况下N沟道管TN为工作管P沟道管TP为负载管。但是，由于电路是互补对称的，这种假设可以是任意的，相反的情况亦将导致相同的结果。左图分析了当vI=VDD时的工作情况。在TN的输出特性iD—vDS（vGSN=VDD）(注意vDSN=vO)上，叠加一条负载线，它是负载管TP在vSGP=0V时的输出特性iD－vSD。由于vSGP<VT（VTN=|VTP|=VT），负载曲线几乎是一条与横轴重合的水平线。两条曲线的交点即工作点。显然，这时的输出电压vOL≈0V（典型值<10mV，而通过两管的电流接近于零。这就是说，电路的功耗很小（微瓦量级）左图分析了另一种极限情况，此时对应于vI=0V。此时工作管TN在vGSN=0的情况下运用，其输出特性iD－vDS几乎与横轴重合，负载曲线是负载管TP在vsGP=VDD时的输出特性iD－vDS。由图可知，工作点决定了VO=VOH≈VDD；通过两器件的电流接近零值。可见上述两种极限情况下的功耗都很低。由此可知，基本CMOS反相器近似于一理想的逻辑单元，其输出电压接近于零或+VDD，而功耗几乎为零。

2、逻辑门电路传输特性 左图为CMOS反相器的传输特性图。图中VDD=10V，VTN=|VTP|=VT=2V。由于VDD>（VTN+|VTP|），因此，当VDD-|VTP|>vI>VTN时、TN和TP两管同时导通。考虑到电路是互补对称的，一器件可将另一器件视为它的漏极负载。还应注意到，器件在放大区（饱和区）呈现恒流特性，两器件之一可当作高阻值的负载。因此，在过渡区域，传输特性变化比较急剧。两管在VI=VDD/2处转换状态。

3、逻辑门电路工作速度

CMOS反相器在电容负载情况下，它的开通时间与关闭时间是相等的，这是因为电路具有互补对称的性质。下图表示当vI=0V时，TN截止，TP导通，由VDD通过TP向负载电容CL充电的情况。由于CMOS反相器中，两管的gm值均设计得较大，其导通电阻较小，充电回路的时间常数较小。类似地，亦可分析电容CL的放电过程。CMOS反相器的平均传输延迟时间约为10ns。

逻辑门电路的工作原理、逻辑门电路传输特性和逻辑门电路工作速度就是本文的主要内容。