互補晶體管邏輯電路英文解釋翻譯、互補晶體管邏輯電路的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【計】 complementary transistor logic; CTL
分詞翻譯:
互補的英語翻譯:
【電】 complement; complementary
晶體管邏輯電路的英語翻譯:
【計】 transistor logic circuit
專業解析
互補晶體管邏輯電路(Complementary Transistor Logic Circuit),通常稱為互補金屬氧化物半導體(CMOS)電路,是一種基于成對互補型場效應晶體管(MOSFET)構建的數字集成電路技術。其核心在于同時使用N溝道MOSFET(NMOS)和P溝道MOSFET(PMOS),兩者特性互補,共同實現高效、低功耗的邏輯功能。
核心原理與特點:
- 互補結構: 基本邏輯門(如反相器、與非門、或非門)由NMOS管和PMOS管配對組成。NMOS管負責在輸入高電平時導通,将輸出拉低至地(GND);PMOS管負責在輸入低電平時導通,将輸出拉高至電源(VDD)。這種結構實現了“推挽式”輸出。
- 靜态功耗極低: 在穩定狀态(輸入電平固定)下,總是一個晶體管導通而另一個截止,從電源VDD到地GND之間沒有直流導通路徑,因此靜态功耗理論上接近于零。這是CMOS技術最突出的優勢,尤其適用于電池供電設備。
- 高噪聲容限: CMOS電路的邏輯高電平接近VDD,邏輯低電平接近GND,提供了較大的噪聲容限,增強了抗幹擾能力。
- 寬電源電壓範圍: CMOS電路通常能在較寬的電源電壓範圍内工作(例如3V至15V或更寬,具體取決于工藝)。
- 高集成度: 制造工藝相對簡單,易于實現高密度集成,是現代超大規模集成電路(VLSI)的主流技術。
漢英術語對照與解釋:
- 互補 (Complementary): 指電路中同時使用特性相反的N型和P型晶體管(NMOS和PMOS),它們在工作時相互補充,共同完成邏輯功能。例如,當輸入為高時,NMOS導通(開),PMOS截止(關);輸入為低時,PMOS導通(開),NMOS截止(關)。
- 晶體管 (Transistor): 此處特指金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET),是構成CMOS電路的基本開關元件。NMOS和PMOS是兩種極性相反的MOSFET。
- 邏輯電路 (Logic Circuit): 實現基本邏輯運算(如與、或、非)和複雜邏輯功能的電路。CMOS技術可以構建各種邏輯門、觸發器、計數器、處理器等。
- CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor): “互補晶體管邏輯電路”最常用和标準的英文名稱。強調其結構(互補的MOS管)和材料(金屬-氧化物-半導體)。
工作示例(反相器/非門):
最簡單的CMOS電路是反相器。它由一個PMOS管(上拉管,源極接VDD)和一個NMOS管(下拉管,源極接GND)串聯組成,兩者的栅極相連作為輸入,漏極相連作為輸出。
- 輸入高電平(VDD): PMOS截止,NMOS導通。輸出通過導通的NMOS管連接到GND,輸出為低電平(≈0V)。
- 輸入低電平(0V): PMOS導通,NMOS截止。輸出通過導通的PMOS管連接到VDD,輸出為高電平(≈VDD)。
應用:
CMOS技術因其超低功耗、高集成度和良好的性能,廣泛應用于幾乎所有現代數字電子設備中,包括微處理器、存儲器(RAM, ROM)、微控制器、數字信號處理器(DSP)、FPGA、以及各種消費電子産品(手機、電腦、數碼相機)和嵌入式系統。
參考資料:
- Wikipedia: CMOS - 提供CMOS技術的基本原理、曆史、特性和應用概述。
https://en.wikipedia.org/wiki/CMOS
- Texas Instruments: Application Report (SCHA003A) - “CMOS Power Consumption and CPD Calculation” - 詳細解釋CMOS功耗特性(特别是靜态功耗)。
https://www.ti.com/lit/an/scha003a/scha003a.pdf
- IEEE Xplore: 搜索“CMOS noise margin”或相關論文。例如,經典文獻如 “Introduction to VLSI Systems” by Carver Mead and Lynn Conway (雖為書籍,其原理在衆多IEEE論文中被引用和分析) 深入讨論了CMOS設計的噪聲容限等特性。實際設計手冊(如廠商提供的庫文檔)也會包含具體工藝下的噪聲容限參數。
- Intel Technology Journal: 或其它半導體制造商的技術文檔 - 常讨論先進CMOS工藝的演進、挑戰(如洩漏電流)和優化。例如,搜索“Intel CMOS process technology”。
網絡擴展解釋
互補晶體管邏輯電路是一種利用互補型晶體管對(如NPN與PNP型晶體管)實現邏輯功能的電路設計,其核心在于通過兩種極性相反的晶體管協同工作,簡化電路結構并提升性能。以下是詳細解析:
1.基本原理
互補晶體管邏輯電路的關鍵在于極性互補的晶體管交替導通。例如:
- 輸入正信號時:NPN型晶體管導通,PNP型因反向偏置自動截止;
- 輸入負信號時:PNP型導通,NPN型截止。
這種設計省去了傳統推挽電路中的倒相環節,降低了電路複雜度,同時提高了穩定性。
2.技術特點
- 高效驅動:互補結構可自動匹配輸入信號極性,減少外部元件需求;
- 低功耗:兩管交替導通,靜态功耗極低;
- 高集成度:如配對晶體管邏輯(MTL)通過互補對直接注入少子,提升功能密度。
3.應用與進展
- 傳統場景:早期用于低成本雙極邏輯電路,簡化制造流程;
- 現代突破:如氮化镓(GaN)互補邏輯電路,通過極化增強技術實現p-FET驅動電流達23mA/mm,單級時延僅13ns,適用于AI服務器電力管理。
4.對比傳統邏輯電路
類型 |
互補晶體管邏輯 |
普通邏輯電路 |
結構複雜度 |
低(無需倒相) |
高(需額外倒相電路) |
功耗 |
靜态功耗低 |
可能較高 |
適用場景 |
高頻、高集成度系統 |
基礎邏輯門實現 |
互補晶體管邏輯電路通過極性互補的晶體管協同工作,優化了電路效率和集成度。其設計理念在傳統雙極電路和新型氮化镓技術中均有重要應用,尤其在需要高速、低功耗的場景(如AI硬件)中展現出潛力。
分類
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