第二次实验
反相器（上）
21分析电路，解答下面的问题。
25V25V
RL50kohmRL50kohmVoutVoutVi
Vi
M1M1WL1u025uWL1u025u
1．这个电路是不是反相器，为什么？该门属于有比逻辑，还是无比逻辑，为什么答：①是反相器。因为Vi
输入为高时，NMOS导通，输出为低；Vi
输入为低时，NMOS截止，Vout通过电阻连接至VDD，输出为高。②属于有比逻辑，NMOS的WL必须足够大，才能在Vi
为高时，将Vout拉低。2．计算出这个电路的VOH、VOL及VIH、VIL。（计算时可先忽略速度饱和）
由于：Vi
Vi
25v
0vVOH25V
时无法判断器件工作状态。假设NMOS工作在临界饱和区有：
4
W2Vi
VTID73910IDK2LVoutVi
VT25043207v这样的话根据
ID1ID
A
25ID1RLVoutID157310
6
A
说明器件饱和时，同一通路上下电流大小不一致。那么Vout必须相应减
小使同一通路的电流一致，所以器件必定进入线性区。进一步求Vol
fVOLWVi
VTVOLIDKL225IDRLVOLV25vi
将K

2
11510
6
，
WL
1505
，VT
043
RL75kohm代入
可解得：推荐使用matlab的solve函数xysolve‘fxya’‘fxyb’
VOL
004633V注：经过Hspice仿真结果为00356V时NMOS工作在饱和区
当Vi

Vout
W2Vi
VTIDK2L25IRVDLout
可解得反相器阈值电压VM此时
Vi
Vout
07932
dVoutdVi
2525875Vi
04368978
Vout25129375Vi
043g
2
VM09082VIHVMgVVVOHVM05458ILMg
（p136页）
3．计算NMH和NML并使用HSPICE画出反相器的VTC曲线。
答：
NMNM
HL
VOHVIH15918VILVOL050
，详细参照可课本p15页：噪声容限描述的是
本级输出和下级输入之间，电路能容纳的最大噪声电压。
（1）实验电路图：
f（2）反相器的VTC曲线：
4．使用Empyrea
画出RL50k，100K，150k三种情况下的VTC。
fVTC曲线图如下：
5．分别计算Vi
0，25v时电路消耗的功率。答：当Vi
0时，P0
当Vi
25v时由上面的计算可得：电路工作在线性区，IDPVDDID81810
5
W
6．比较各种RL情况下的VTC
VOH、VOL及VIH、VIL有怎样的变化。
答：随着电阻增大，VOH保持不变，VOL越来越小。VIH越来越小，VIL越来越小
7．高阻抗负r