双极型cmos(或bicmos)的特点在于,利用了双极型器件的速度快和mosfet的功耗低两方面的优势,因而这种逻辑门电路受到用户的重视。
1.bicmos反相器
图1 基本的bicmos反相器电路
图1表示基本的bicmos反相器电路,为了清楚起见,mosfet用符号m表示,bjt用t表示。t1和t2构成推拉式输出级。而mp、mn、m1、m2所组成的输入级与基本的cmos反相器很相似。输入信号vi同时作用于mp、mn的栅极。当vi为高电压时,mn导通而mp截止;而当vi为低电压时,情况则相反,mp导通,mn截止。当输出端接有同类bicmos门电路时,输出级能提供足够大的电流为电容性负载充电。同理,已充电的电容负载也能迅速的通过t2放电。
上述电路中,t1和t2的基区存储电荷亦可通过m1和m2释放,以加快电路的开关速度。当vi为高电压时m1导通,t1基区的存储电荷迅速消散。这种作用与ttl门电路的输入级中t1类似。同理,当vi为低电压时,电源电压vdd通过mp以激励m2,使m2导通,显然,t2基区的存储电荷通过m2而消散。可见,门电路的开关速度可得到改善。
2.bicmos门电路
根据cmos门电路的结构和工作原理,同样可以用bicmos技术实现或非门和与非门。如果要实现或非逻辑关系,输入信号用来驱动并联的n沟道mosfet,而p沟道mosfet则彼此串联。这一思路可用图2所示的2输入端或非门来说明。若两输入端a和b均为低电平时,则两个mosfet,mpa和mpb均导通,t1导通而mna和mnb均截止,输出l为高电平,与此同时,m1通过mpa和mpb被vdd所激励,从而为t2的基区存储电荷提供一条释放通路。
图2 2输入端或非门电路
另一方面,当两输入端a和b中之一为高电平时, 则mpa和mpb的通路被断开,并且mpa或mpb导通,将使输出端为低电平。同时,m1a或m1b为t1的基极存储电荷提供一条释放道路。由此可见,在图2的逻辑电路中,只要有一个输入端接高电平,输出即为低电平。同理,可以构成与非门电路。