پاورپوینت الکترونیک دیجیتال منطق CMOS

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

مقدمه

منطق CMOS  مهمترین خانواده مدرات منطق بشمار میرود. این منطق از اینرو Comp ementary نامیده میشود که در آن به تعداد مساوی از ترانزیستورهای n-channe  و p-channe استفاده شده است که بصورت مکمل هم کار میکنند.

مزیت غیر قابل رقابت آن در توان مصرفی بسیار ناچیز ترانزیستورها در حالت ایستاست. همچنین قابلیت مجتمع سازی بسیار بالا و سرعت زیاد آن باعث شده تا در اغلب وسایلی که از باتری استفاده میکنند نظیر کامپیوترهای قابل حمل و گوشی های تلفن همراه از این تکنولوژی استفاده شود.

اسلاید ۲ :

منطق CMOS

یک تابع f(a,b,…x) را میتوان با استفاده دو مدار متمم مطابق شکل مقابل پیاده سازی نمود.

بازای ترکیب مورد نظر ورودی ها فقط یکی از مدارات pu up  و یا pu down فعال شده و باعث میشود تا خروجی به منبع تغذیه و یا زمین وصل شود.

در منطق CMOS برای ساختن مدارات pu up از ترانزیستور های نوع p و برای ساختن مدارات pu down  از ترانزیستور های نوع n استفاده میشود.

اسلاید ۳ :

معکوس کننده CMOS

اسلاید ۴ :

گیت های پایه

اسلاید ۵ :

پیاده سازی تابع

اسلاید ۶ :

معکوس کننده CMOS

یک معکوس کننده CMOS از یک ترانزیستور افزایشی  NMOS  و یک ترانزیستور افزایشی PMOS تشکیل میشود.

بازای ورودی VIN=0 ترانزیستور n قطع بوده و ترانزیستور p در ناحیه خطی است. لذا خروجی در منطق یک قرار گرفته و برابر است با VDD

بازای ورودی VIN=VDD ترانزیستور n در ناحیه خطی قرار گرفته و ترانزیستور p قطع است. لذا خروجی صفر است.

در هر دو حالت جریانی که از منبع کشیده میشود بسیار ناچیز و در حد جریان نشتی ناحیه قطع ترانزیستور است از اینرو توان مصرفی این گیت بسیار کم است.

اندازه هر ترانزیستور ۱/۱۰ ترانزیستور دو قطبی و ۱/۵۰۰ اندازه مقاومت است لذا امکان مجتمع سازی این وسیله بسیار زیاد است.

تاخیر گیت های CMOS امروزی در حد یپکوثانیه است.

تنها نقطه ضعف آنها تغذیه مدارات بیرونی است که از این لحاظ تکنولوژی دوقطبی هنوز بر CMOS برتری دارد.

اسلاید ۷ :

مشخصه انتقال ولتاژ

وقتی ورودی مدار مقابل کمتراز Vt باشد ترانزیستور n قطع بوده و ترانزیستورp در ناحیه خطی خود عمل خواهد نمود. درنتیجه

VOH=VDD

با افزایش ورودی ترانزیستور n در ناحیه اشباع و ترانزیستور p در ناحیه خطی قرار میگیرد.

شرط اشباع ترانزیستور n برابر است با:

اگر این شرط برقرار باشد جریانی که از منبع کشیده میشود برابر با جریان اشباع ترانزیستور nخواهد شد:

اسلاید ۸ :

مشخصه انتقال ولتاژ

ولتاژ خروجی از رابطه زیر بدست می آید که در آن VDSPO ولتاژی منفی است.

بنابراین:

از آنجائیکه مقدار Vout از قبل معلوم نیست بعد از بدست آمدن آن باید شرایط اشباع ترانزیستور n و خطی بودن ترانزیستورp دوباره چک شود.

اسلاید ۹ :

با افزایش ولتاژ ورودی VIN ترانزیستور p نیز اشباع میشود. شرط اشباع هر دو ترانزیستور عبارت است از:

با اشباع هر دو ترانزیستور تعیین منحنی مشخصه انتقال بدون دانستن پارامترهای مدولاسیون کانال امکانپذیر نیست. یک راه ممکن درونیابی بین دو ناحیه مجاور منحنی مشخصه است.

اسلاید ۱۰ :

با قرار گرفتن ترانزیستور n در ناحیه خطی و p در ناحیه اشباع جریان منبع برابر با جریان ترانزیستور p خواهد بود و خروجی برابر با VDS ترانزیستور n خواهد شد.

شرط اشباع ترانزیستور p و خطی بودن ترانزیستور n برابر است با:

تحت این شرایط داریم: