一种基于3只MOS管设计的反相器和滤波电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于3只MOS管设计的反相器和滤波电路。该反相器依据超低电压微电子学中，MOS管的e指数响应工作原理，在供电端串联2只PMOS管，尾随串联1只NMOS管到电源地，并联3只管子的栅极作为输入端，输出端选择在NMOS管的漏极。进而，确定2只PMOS管选择较大的宽长比，NMOS管选择较小的宽长比。通过上述超低电压供电3只MOS管串联而成的电路拓扑，即具有了输入双阈值输出反相的特性，与传统6只MOS管施密特电路相比，本发明专利技术采用3只MOS管的电路拓扑结构，电路结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路设计领域，更具体的说是涉及一种基于3只MOS管设计的反相器和滤波电路。
技术介绍
近年来，随着微型智能终端的急需，超低电压微电子学备受青睐。反相器作为电子电路中的典型模块，其经典的拓扑结构为CMOS双管非门或者6管的施密特触发器非门。其中，CMOS双管非门结构的反相器具有单阈值功能，只有施密特电路才具有双阈值回差特性。在实际应用中，通常需要利用施密特电路的双阈值回差特性进行电路设计，然而施密特电路为6管结构，电路拓扑结构复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于3只MOS管设计的反相器和滤波电路，该反相器具有双阈值输出特性，且电路拓扑结构简单。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于3只MOS管设计的反相器，包括：第一PMOS管、第二PMOS管和NMOS管；其中，所述第一PMOS管的源极与电源相连，漏极与所述第二PMOS管的源极相连；所述第二PMOS管的漏极与所述NMOS管的漏极相连；所述NMOS管的源极接地；所述第一PMOS管、所述第二PMOS管和所述NMOS管的栅极并联作为信号输入端，所述NOMS管的漏极为信号输出端。优选的，所述电源的电压为440mV～90mV。优选的，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的宽长比为22727～1363。优选的，所述NMOS管的宽长比为3636～454。优选的，所述信号输入端输入的信号为峰值30mV～120mV的时变信号。一种滤波电路，优选以上内容所述的反相器。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种基于3只MOS管设计的反相器和滤波电路。该反相器依据超低电压微电子学中，MOS管的e指数响应工作原理，在供电端串联2只PMOS管，尾随串联1只NMOS管到电源地，并联3只管子的栅极作为输入端，输出端选择在NMOS管的漏极。进而，确定2只PMOS管选择较大的宽长比，NMOS管选择较小的宽长比。通过上述超低电压供电3只MOS管串联而成的电路拓扑，即具有了输入双阈值输出反相的特性，与传统6只MOS管施密特电路相比，本发明采用3只MOS管的电路拓扑结构，电路结构简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术一种基于3只MOS管构造具有双阈值输出特性的反相器的方法的一个实施例的电路示意图；图2示出了本专利技术一种基于3只MOS管构造具有双阈值输出特性的反相器的方法的另一个实施例的高输入阻抗反相放大低通滤波电路示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在超低电压微电子学中，“零”阈值的MOS管的实际阈值处在20mV左右，获得这样的微小阈值的MOS管的原理是：超低供电电压处在数百毫伏量级，且管子的宽长比处在1000数量级，这时，由于漏极电流是关于e指数的栅压幂律，是为非线性，所以在所设计的新型电路拓扑中，由于选择3个特定范围的大宽长比递减的管子(2P+N)，就能形成新的双阈值工作机理。综上，为了推动超低电压微电子学的发展，设计三MOS管的双阈值反相器电路，进一步扩展其四个功能(触发，回差，反相，放大)，而为高输入阻抗低通滤波器，作为非接触测量人体体表电势的放大器前级。实施例(一)参见图1示出了本专利技术，一种基于3只MOS管设计的反相器的一个实施例的电路示意图。该反相器包括：第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2和NMOS管NM1。其中，所述第一PMOS管的源极与电源相连，漏极与所述第二PMOS管的源极相连。所述第二PMOS管的漏极与所述NMOS管的漏极相连；所述NMOS管的源极接地；所述第一PMOS管、所属第二PMOS管和所述NMOS管的栅极并联作为信号输入端，所述NOMS管的漏极为信号输出端。需要说明的是，在本实施例中电源的电压为超低电压值，具体选择范围为440mV～90mV。第一PMOS管和第二PMOS管采用宽长比较大的PMOS管，如采用宽长比范围在22427～1363之间的PMOS管，所述NMOS管采用宽长比较小如3636～454的NMOS管。另外，在本实施例中反相器的信号输入端的输入信号为峰值在30mV～120mV的时变信号，反相器的信号输出负载为常规尺寸的CMOS反相器，在本实施例中反相器的输出双阈值范围在44mV～0mV之间。分析输入输出响应特性以及电路结构特点可知，仅仅需要三只串联的MOS管(2P1N)，仅仅凭借超大宽长比的代价，即可同时换来的功能包括：回差，反相，放大，触发(记忆)，这四项功能；区别于此电路结构和管子尺度，则只能分别实现这四项功能，而且需要传统的1个两管非门，1个6管施密特非门，还有1个运算放大器。由以上可知：本专利技术提供了一种基于3只MOS管设计的反相器，以在简化电路拓扑的同时，仍然保持双阈值和反相特性，并且信号放大倍数略大于1。实施例(二)参见图2示出了一种滤波电路的电路示意图。该滤波电路为高输入阻抗反相放大低通滤波电路，其原理基于实施例一中所介绍的反相器。由图2可知，该滤波电路包括：由第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2和NMOS管NM1组成的反相器。步骤101：首先完成图1的连接与双阈值确定，即是保证实施例(一)调试通过，在图2中，这3只管子同样编号为PM1，PM2，NM1。在反相器的信号输入端Vin处增加一个输入限流电阻R1，其电阻值为1MΩ。在电阻R1的右端，也就是栅极，上拉一串行级连伪电阻，使用4只PMOS管构造(PM4～PM7)，选择小宽长比的范围处在1～56，PM4和PM5的串联伪电阻R为8.9GΩ数量级，偏置电压可以选择供电电压。反相器的信号的输出端，经过1级非门(PM3，NM2)缓冲后连到输出端Vout，选择PM3与NM2小宽长比的范围处在30～100。由输出端Vout跨接1个电容C1到伪电阻链的中间节点，取值为50fF。由输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于3只MOS管设计的反相器，其特征在于，包括：第一PMOS管、第二PMOS管和NMOS管；其中，所述第一PMOS管的源极与电源相连，漏极与所述第二PMOS管的源极相连；所述第二PMOS管的漏极与所述NMOS管的漏极相连；所述NMOS管的源极接地；所述第一PMOS管、所述第二PMOS管和所述NMOS管的栅极并联作为信号输入端，所述NOMS管的漏极为信号输出端。

【技术特征摘要】
1.一种基于3只MOS管设计的反相器，其特征在于，包括：第一PMOS
管、第二PMOS管和NMOS管；
其中，所述第一PMOS管的源极与电源相连，漏极与所述第二PMOS管
的源极相连；
所述第二PMOS管的漏极与所述NMOS管的漏极相连；
所述NMOS管的源极接地；
所述第一PMOS管、所述第二PMOS管和所述NMOS管的栅极并联作为
信号输入端，所述NOMS管的漏极为信号输出端。
2.根据权利要求1所述的反相器，其特征在于，所述电源的电压为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文石，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32