Transistors za PMOS na NMOS

Microprocessors hujengwa kwa transistors. Hasa, zimeundwa kutoka kwa transistors za MOS. MOS ni kifupi cha Semiconductor ya Metal-Oxide. Kuna aina mbili za transistors za MOS: pMOS (positive-MOS) na nMOS (negative-MOS). Kila pMOS na nMOS huja ikiwa na vipengele vitatu kuu: lango, chanzo na bomba la maji.

Ili kuelewa vizuri jinsi pMOS na nMOS hufanya kazi, ni muhimu kwanza kufafanua baadhi ya maneno:

Mzunguko uliofungwa: Hii ina maana kwamba umeme unatoka kwenye lango hadi kwenye chanzo.

njia ya wazi: Hii ina maana kwamba umeme hautoki kutoka langoni kwenda kwenye chanzo; lakini badala yake, umeme unatoka kwenye lango hadi kwenye bomba.

Wakati transistor ya nMOS inapokea voltage isiyo ya kupuuza, unganisho kutoka kwa chanzo hadi bomba hufanya kama waya. Umeme utatiririka kutoka kwa chanzo hadi kwenye bomba bila kuzuiliwa - hii inajulikana kama mzunguko uliofungwa. Kwa upande mwingine, wakati transistor ya nMOS inapokea voltage karibu na volts 0, uunganisho kutoka kwa chanzo hadi kwenye kukimbia utavunjika na hii inajulikana kama mzunguko wa wazi.

Mfano wa transistor ya nMOS

Transistor ya aina ya p inafanya kazi kinyume kabisa na transistor ya aina ya n. Ijapokuwa nMOS itaunda mzunguko funge na chanzo wakati voltage ni isiyo ya kawaida, pMOS itaunda mzunguko wazi na chanzo wakati voltage haiwezi kupuuzwa.

Mfano wa pMOS transistor

Kama unavyoona kwenye picha ya transistor ya pMOS iliyoonyeshwa hapo juu, tofauti pekee kati ya transistor ya pMOS na transistor ya nMOS ni duara ndogo kati ya lango na upau wa kwanza. Mduara huu hubadilisha thamani kutoka kwa voltage; kwa hiyo, ikiwa lango linatuma mwakilishi wa voltage ya thamani ya 1, basi inverter itabadilisha 1 hadi 0 na kusababisha mzunguko kufanya kazi ipasavyo.

Kwa kuwa pMOS na nMOS hufanya kazi kwa njia tofauti - kwa njia inayosaidiana - tunapochanganya zote mbili katika saketi moja kubwa ya MOS, inaitwa saketi ya cMOS, ambayo inawakilisha semicondukta ya oksidi ya chuma-kamilishi.

Kutumia Mizunguko ya MOS

Tunaweza kuchanganya saketi za pMOS na nMOS ili kujenga miundo changamano inayoitwa GATES, haswa zaidi: milango ya mantiki. Tayari tumeanzisha dhana ya kazi hizi za kimantiki na majedwali yao ya ukweli yanayohusiana katika blogu iliyopita, ambayo unaweza kupata kwa kubofya. hapa.

Tunaweza kuambatisha pMOS transistor ambayo inaunganisha kwenye chanzo na transistor ya nMOS inayounganishwa chini. Huu utakuwa mfano wetu wa kwanza wa transistor ya cMOS.

Mfano wa NOT lango

Transistor hii ya cMOS hufanya kazi kwa njia inayofanana na SIYO utendakazi wa kimantiki.

Wacha tuangalie jedwali la SIYO la ukweli:

SI meza ya ukweli

Katika jedwali la SIYO ukweli, kila thamani ya ingizo: A imegeuzwa. Nini kinatokea na mzunguko hapo juu?

Kweli, wacha tufikirie ingizo ni 0.

0 inakuja na kwenda juu na chini waya kwa pMOS (juu) na nMOS (chini). Thamani 0 inapofikia pMOS, inageuzwa kuwa 1; kwa hivyo, unganisho kwenye chanzo umefungwa. Hii itatoa thamani ya kimantiki ya 1 mradi tu unganisho kwenye ardhi (mfereji wa maji) haujafungwa pia. Naam, kwa kuwa transistors ni za ziada, tunajua kwamba transistor ya nMOS haitageuza thamani; kwa hivyo, inachukua thamani 0 kama ilivyo na itakavyo - kwa hivyo - kuunda mzunguko wazi chini (kukimbia). Kwa hivyo, thamani ya mantiki ya 1 hutolewa kwa lango.

Thamani ya IN ya 0 hutoa thamani ya OUT ya 1

Nini kitatokea ikiwa 1 ni thamani ya IN? Naam, kufuatia hatua sawa na hapo juu, thamani 1 inatumwa kwa pMOS na nMOS. Wakati thamani inapokewa na pMOS, thamani inageuzwa kuwa 0; kwa hivyo, muunganisho wa CHANZO uko wazi. Wakati thamani inapokewa na nMOS, thamani haibadilishwi; kwa hivyo, thamani inabaki 1. Wakati thamani ya 1 inapokelewa na nMOS, uunganisho unafungwa; kwa hiyo, uunganisho kwenye ardhi umefungwa. Hii itatoa thamani ya kimantiki ya 0.

Thamani ya IN ya 1 hutoa thamani ya OUT ya 0.

Kuweka seti mbili za pembejeo/pato pamoja hutoa mavuno:

Jedwali la Ukweli kwa lango SIYO.

Ni rahisi sana kuona kwamba jedwali hili la ukweli ni sawa na lile ambalo kazi ya kimantiki SIYO hutoa. Kwa hivyo, hii inajulikana kama NOT lango.

Je, tunaweza kutumia hizi transistors mbili rahisi kutengeneza miundo ngumu zaidi? Kabisa! Ifuatayo, tutajenga lango la NOR na lango AU.

Mfano wa mlango wa NOR

Mzunguko huu hutumia transistors mbili za pMOS juu na transistors mbili za nMOS chini. Tena, wacha tuangalie pembejeo la lango ili kuona jinsi inavyofanya.

Wakati A ni 0 na B ni 0, lango hili litageuza thamani zote kuwa 1 zinapofikia transistors za pMOS; hata hivyo, transistors za nMOS zote zitadumisha thamani ya 0. Hii itasababisha lango kutoa thamani ya 1.

Wakati A ni 0 na B ni 1, lango hili litageuza thamani zote mbili zikifikia transistors za pMOS; kwa hivyo, A itabadilika hadi 1 na B itabadilika hadi 0. Hii haitaongoza kwenye chanzo; kwa kuwa transistors zote mbili zinahitaji mzunguko wa kufungwa ili kuunganisha pembejeo kwenye chanzo. Transistors za nMOS hazigeuzi maadili; kwa hivyo, nMOS inayohusishwa na A itatoa 0, na nMOS inayohusishwa na B itatoa 1; kwa hivyo, nMOS inayohusishwa na B itatoa mzunguko uliofungwa chini. Hii itasababisha lango kutoa thamani ya 0.

Wakati A ni 1 na B ni 0, lango hili litageuza thamani zote mbili zikifikia transistors za pMOS; kwa hivyo, A itabadilika hadi 0 na B itabadilika hadi 1. Hii haitaongoza kwenye chanzo; kwa kuwa transistors zote mbili zinahitaji mzunguko wa kufungwa ili kuunganisha pembejeo kwenye chanzo. Transistors za nMOS hazigeuzi maadili; kwa hivyo, nMOS inayohusishwa na A itatoa 1, na nMOS inayohusishwa na B itatoa 0; kwa hivyo, nMOS inayohusishwa na Awill itazalisha mzunguko uliofungwa chini. Hii itasababisha lango kutoa thamani ya 0.

Wakati A ni 1 na B ni 1, lango hili litageuza thamani zote mbili zikifikia transistors za pMOS; kwa hivyo, A itabadilika hadi 0 na B itabadilika hadi 0. Hii haitasababisha chanzo; kwa kuwa transistors zote mbili zinahitaji mzunguko wa kufungwa ili kuunganisha pembejeo kwenye chanzo. Transistors za nMOS hazigeuzi maadili; kwa hivyo, nMOS inayohusishwa na A itazalisha 1, na nMOS inayohusishwa na B itatoa 1; kwa hivyo, nMOS inayohusishwa na A na nMOS inayohusishwa na B itatoa mzunguko uliofungwa chini. Hii itasababisha lango kutoa thamani ya 0.

Kwa hivyo, meza ya ukweli ya lango ni kama ifuatavyo.

Matokeo ya lango la NOR.

Wakati huo huo, jedwali la ukweli la kazi ya kimantiki ya NOR ni kama ifuatavyo:

Matokeo ya Utendakazi wa Kimantiki wa NOR.

Kwa hivyo, tumethibitisha kuwa lango hili ni lango WALA kwa sababu linashiriki jedwali lake la ukweli na kazi ya WALA kimantiki.

Sasa, tutaweka milango yote miwili, ambayo tumeunda hadi sasa, pamoja ili kutoa lango AU. Kumbuka, WALA inasimamia SI AU; kwa hivyo, tukigeuza lango ambalo tayari limegeuzwa, tutarejesha lile la asili. Hebu tulijaribu hili ili tuone likitenda kazi.

Mfano wa lango AU

Tulichofanya hapa ni kwamba tumechukua lango la NOR kutoka hapo awali na kutumia lango SI kwa pato. Kama tulivyoonyesha hapo juu, lango la NOT litachukua thamani ya 1 na kutoa 0, na lango la NOT litachukua thamani ya 0 na kutoa 1.

Hii itachukua thamani za lango la NOR na kubadilisha sekunde zote kuwa 0 na 1 hadi 1. Kwa hivyo, jedwali la ukweli litakuwa kama ifuatavyo:

Jedwali la Ukweli la lango la WALA na lango AU

Ikiwa ungependa kufanya mazoezi zaidi ya kujaribu milango hii, jisikie huru kujaribu mwenyewe maadili yaliyo hapo juu na uone kuwa lango hutoa matokeo sawa!

Mfano wa lango la NAND

Ninadai hili ni lango la NAND, lakini wacha tujaribu jedwali la ukweli la lango hili ili kubaini ikiwa kweli ni lango la NAND.

Wakati A ni 0 na B ni 0, pMOS ya A itatoa 1, na nMOS ya A itatoa 0; kwa hivyo, lango hili litazalisha mantiki 1 kwa vile limeunganishwa na chanzo na mzunguko uliofungwa na kukatwa kutoka chini na mzunguko wazi.

Wakati A ni 0 na B ni 1, pMOS ya A itatoa 1, na nMOS ya A itatoa 0; kwa hivyo, lango hili litazalisha mantiki 1 kwa vile limeunganishwa na chanzo na mzunguko uliofungwa na kukatwa kutoka chini na mzunguko wazi.

Wakati A ni 1 na B ni 0, pMOS ya B itatoa 1, na nMOS ya B itatoa 0; kwa hivyo, lango hili litazalisha mantiki 1 kwa vile limeunganishwa na chanzo na mzunguko uliofungwa na kukatwa kutoka chini na mzunguko wazi.

Wakati A ni 1 na B ni 1, pMOS ya A itatoa 0, na nMOS ya A itatoa 1; kwa hivyo, lazima tuangalie pMOS ya B na nMOS, pia. pMOS ya B itatoa 0, na nMOS ya B itatoa 1; kwa hivyo, lango hili litazalisha 0 kimantiki kwani limekataliwa kutoka kwa chanzo na mzunguko wazi na kuunganishwa chini na mzunguko uliofungwa.

Jedwali la ukweli ni kama ifuatavyo:

Jedwali la ukweli la lango hapo juu.

Wakati huo huo, jedwali la ukweli la kazi ya kimantiki ya NAND ni kama ifuatavyo.

Kwa hivyo, tumethibitisha kuwa hili ni lango la NAND.

Sasa, tunatengenezaje lango NA? Kweli, tutaunda NA lango kwa njia ile ile tuliyojenga AU lango kutoka kwa lango la AU! Tutaunganisha inverter!

Mfano wa mlango NA

Kwa kuwa yote ambayo tumefanya yanatumika SIYO kazi kwa matokeo ya lango la NAND, jedwali la ukweli litaonekana kama hii:

Jedwali kamili la Ukweli wa NA na NAND

Tena, tafadhali thibitisha ili kuhakikisha kwamba ninachokuambia ni ukweli.

Leo, tumeangazia ni nini pMOS na nMOS transistors na jinsi ya kuzitumia kujenga miundo ngumu zaidi! Natumai umepata blogu hii kuwa ya habari. Ikiwa ungependa kusoma blogi zangu zilizopita, utapata orodha hapa chini.

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe