学过数电的同学都知道，反相器在这个课程中所处的重要位置，那么反相器究竟是什么呢？
反相器是什么？
首先，反相器是一种功能上的称呼：这个器件可以将输入信号的相位反转180°。
也就是说，反相器并不是特指某一个东西，它是一种称呼。
但我们日常中所说的反相器，90%以上指的都是CMOS反相器，也就是下面这个组合电路，它的简化原理图如右边所示：
就类似于两个开关，想让输出高电平时，把上面那个开关合上，想输出低电平时，把下面那个开关合上。
CMOS反相器电路由两个增强型MOS场效应管组成，上面一个PMOS，下面是NMOS。
那么为什么要这样设计呢？我是这么理解的。
- 下面NMOS，源极和地相连，当栅极有高电平时，会被导通。
- 上面PMOS，源极和电源相连，这个时候，当栅极是低电平的时候，才会被导通。
原理部分简单来解释就这么多。
如今随着微电子技术与工艺的不断发展和创新，以计算机为代表的各类数字电子产品应用越来越广泛，与此同时也面临着更加复杂的电磁环境。
CMOS 反相器是几乎所有数字集成电路设计的核心。我们见到的一个一个的芯片，如果往祖坟上刨，几乎都能刨到CMOS身上。
那为什么CMOS反相器如此受欢迎呢？这就不得不去聊聊CMOS的一些特性了。
为什么CMOS这么重要？
CMOS反相器有着较大的噪声容限、极高的输入电阻、极低的静态功耗以及对噪声和干扰不敏感等优点。
这些优点，如果究其原因，都来自于其独特的表现。
电压传输特性
先来说说电压传输特性，说特性就少不了看图，看曲线。（大家不要害怕这些个图，只要看得懂横纵坐标，看得懂曲线走势，没有什么图是我们不能攻克的）
咱们的电压传输曲线可以分为五个工作区：
这个图横坐标是输入电压，纵坐标是输出输出电压，走势先平缓，后突降，再平缓。
- 1、2区：由于输入为低电平，上面的PMOS打开，所以输出为VDD
- 3区：PMOS和NMOS均处于饱和状态，也就是说两个MOS管同时导通。
- 如果两个MOS的参数完全对称，就会如下图所示，正好是VDD的二分之一。这个转折点的电压我们叫它反相器的阈值电压,VTH。
- 4、5区：就属于下面的NMOS打开，输出被拉到低电平了。
电流传输特性
不说废话，直接看图，横坐标还是电压输入，纵坐标是iDS漏极电流
只在工作区Ⅲ时，由于两个MOS都处于导通状态，会产生一个较大的电流。其余情况下，电流都极小（因为截至状态的MOS，内阻非常高）。
输入特性
所谓的输入特性，就是指输入端的伏安特性，也就是输入电压和输入电流的关系。
输出特性
电源特性
特点
- 静态功耗极低。在稳定时，CMOS反相器工作在工作区Ⅰ和工作区Ⅴ，总有一个MOS管处于截止状态，流过的电流为极小的漏电流。
- 抗干扰能力较强。由于其阈值电平近似为0.5VDD，输入信号变化时，过渡变化陡峭，所以低电平噪声容限和高电平噪声容限近似相等，且随电源电压升高，抗干扰能力增强。
- 电源利用率高。VOH=VDD，同时由于阈值电压随VDD变化而变化，所以允许VDD有较宽的变化范围，一般为+3～+18V。
- 输入端为MOS管栅极—高输入阻抗，只有电容，稳态扇出可以无穷大(但大的扇出会降低速度)。
- 有一个晶体管始终导通＝>低输出阻抗，高抗噪声能力；、
- 电压摆幅VDD ＝>高噪声容限
最后
在网上找了一个文档，西交大的PPT，介绍的比我详细，大家感兴趣可以看看。
http://gr.xjtu.edu.cn/c/document_library/get_file?p_l_id=1736655&folderId=2654998&name=DLFE-123046.pdf
若有收获，就点个赞吧
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