反相器
| 基本逻辑閘 | |
| 緩衝 | 非 |
| 与 | 与非 |
| 或 | 或非 |
| 异或 | 同或 |
| 蘊含 | 蘊含非 |
| 输入 A |
输出 NOT A |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
反相器（英語：Inverter）也称非门（英語：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[1]）。
概述
[编辑]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。
| 表达式 | 符号 | 功能表 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ANSI/IEEE Std 91-1984 | IEC 60617-12 | DIN 40700 | ||||||||
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电路实现
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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
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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，由於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）使用双极性晶体管（BJT）构建。
數碼电子电路在逻辑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。
数字功能模块
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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个引脚用於电源供电/基准电压，12个引脚用於6个反相器的输入和输出（4049有2个引脚悬空）。[2]
性能测定
[编辑]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。
參考文獻
[编辑]- ^ Intersil数据表：CA3130 BiMOS运算放大器 （页面存档备份，存于互联网档案馆）和CA3160 BiMOS运算放大器 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ Texas Instruments：4049 CMOS六反相缓冲器/转换器 （页面存档备份，存于互联网档案馆），数据表：[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
