PMOS və NMOS tranzistorları

Mikroprosessorlar tranzistorlardan qurulur. Xüsusilə, onlar MOS tranzistorlarından qurulur. MOS, Metal-Oxide Semiconductor üçün qısaldılmışdır. MOS tranzistorlarının iki növü var: pMOS (müsbət-MOS) və nMOS (mənfi-MOS). Hər bir pMOS və nMOS üç əsas komponentlə təchiz edilmişdir: qapı, mənbə və drenaj.

pMOS və nMOS-un necə işlədiyini düzgün başa düşmək üçün əvvəlcə bəzi terminləri müəyyən etmək vacibdir:

qapalı dövrə: Bu o deməkdir ki, elektrik darvazadan mənbəyə axır.

açıq dövrə: Bu o deməkdir ki, elektrik darvazadan mənbəyə axmır; daha doğrusu darvazadan kanalizasiyaya elektrik cərəyanı axır.

Bir nMOS tranzistoru əhəmiyyətsiz bir gərginlik aldıqda, mənbədən drenaja olan əlaqə bir tel kimi çıxış edir. Elektrik enerjisi mənbədən drenaja maneəsiz axacaq - buna qapalı dövrə deyilir. Digər tərəfdən, bir nMOS tranzistoru təxminən 0 voltda bir gərginlik aldıqda, mənbədən drenaja olan əlaqə pozulacaq və buna açıq dövrə deyilir.

NMOS tranzistorunun nümunəsi

P tipli tranzistor n tipli tranzistorun tam əksinə işləyir. Gərginlik əhəmiyyətsiz olduqda nMOS mənbə ilə qapalı dövrə təşkil edəcəyi halda, gərginlik əhəmiyyətsiz olduqda pMOS mənbə ilə açıq dövrə təşkil edəcəkdir.

Bir pMOS tranzistorunun nümunəsi

Yuxarıda göstərilən pMOS tranzistorunun təsvirində gördüyünüz kimi, pMOS tranzistoru ilə nMOS tranzistoru arasındakı yeganə fərq qapı ilə birinci çubuq arasındakı kiçik dairədir. Bu dairə dəyəri gərginlikdən çevirir; belə ki, qapı 1 dəyərinin bir gərginlik təmsilçisi göndərirsə, o zaman çevirici 1-i 0-a dəyişdirəcək və dövrənin müvafiq olaraq işləməsinə səbəb olacaqdır.

pMOS və nMOS əks tərzdə - bir-birini tamamlayan şəkildə - fəaliyyət göstərdiyindən onların hər ikisini bir nəhəng MOS dövrəsində birləşdirdiyimiz zaman ona tamamlayıcı metal-oksid yarımkeçirici mənasını verən cMOS dövrəsi deyilir.

MOS sxemlərindən istifadə

GATES adlanan daha mürəkkəb strukturları, daha dəqiq desək, məntiq qapılarını qurmaq üçün pMOS və nMOS sxemlərini birləşdirə bilərik. Biz artıq bu məntiqi funksiyaların konsepsiyasını və onlarla əlaqəli həqiqət cədvəllərini əvvəlki bloqda təqdim etmişik, klikləməklə tanış ola bilərsiniz. burada.

Mənbəyə qoşulan pMOS tranzistorunu və yerə qoşulan nMOS tranzistorunu əlavə edə bilərik. Bu, cMOS tranzistorunun ilk nümunəmiz olacaq.

DEYİL qapısının nümunəsi

Bu cMOS tranzistoru DEYİL məntiqi funksiyaya oxşar şəkildə fəaliyyət göstərir.

Gəlin DEYİL həqiqət cədvəlinə nəzər salaq:

həqiqət cədvəli DEYİL

DEYİL həqiqət cədvəlində hər bir giriş dəyəri: A ters çevrilir. Yuxarıdakı dövrə ilə nə baş verir?

Yaxşı, girişin 0 olduğunu təsəvvür edək.

0 daxil olur və həm pMOS (yuxarı) həm də nMOS (aşağı) üçün naqillə yuxarı və aşağı keçir. 0 dəyəri pMOS-a çatdıqda, 1-ə çevrilir; beləliklə, mənbə ilə əlaqə bağlanır. Bu, yerə (drenaj) qoşulma da bağlanmadığı müddətcə 1-in məntiqi qiymətini verəcəkdir. Yaxşı, tranzistorlar bir-birini tamamlayan olduğundan, biz bilirik ki, nMOS tranzistoru dəyəri dəyişməyəcək; Beləliklə, o, 0 dəyərini olduğu kimi qəbul edir və buna görə də yerə (drenaj) açıq dövrə yaradacaqdır. Beləliklə, qapı üçün 1-in məntiqi qiyməti çıxarılır.

IN dəyəri 0 OUT dəyərini 1 yaradır

IN dəyəri 1 olarsa nə olar? Yaxşı, yuxarıdakı kimi eyni addımlardan sonra 1 dəyəri həm pMOS, həm də nMOS-a göndərilir. Dəyər pMOS tərəfindən qəbul edildikdə, dəyər 0-a çevrilir; beləliklə, MƏNBƏ ilə əlaqə açıqdır. Dəyər nMOS tərəfindən qəbul edildikdə, dəyər ters çevrilmir; beləliklə, dəyər 1 olaraq qalır. nMOS tərəfindən 1 dəyəri qəbul edildikdə, əlaqə bağlanır; beləliklə, yerlə əlaqə bağlanır. Bu 0 məntiqi dəyərini verəcəkdir.

IN dəyəri 1 OUT dəyəri 0 yaradır.

İki giriş/çıxış dəstini bir araya gətirmək nəticə verir:

DEYİL qapısı üçün Həqiqət Cədvəli.

Bu həqiqət cədvəlinin DEYİL məntiqi funksiyanın əmələ gətirmədiyi ilə eyni olduğunu görmək olduqca asandır. Beləliklə, bu DEYİL qapısı kimi tanınır.

Bu iki sadə tranzistordan daha mürəkkəb strukturlar yaratmaq üçün istifadə edə bilərikmi? Mütləq! Sonra NOR qapısı və OR qapısı tikəcəyik.

NOR qapısına bir nümunə

Bu dövrə yuxarıda iki pMOS tranzistorundan və aşağıda iki nMOS tranzistorundan istifadə edir. Yenə də qapının necə davrandığını görmək üçün girişə baxaq.

A 0 və B 0 olduqda, bu qapı pMOS tranzistorlarına çatdıqda hər iki dəyəri 1-ə çevirəcək; lakin, nMOS tranzistorlarının hər ikisi 0 dəyərini qoruyacaq. Bu, qapının 1 dəyərini yaratmasına səbəb olacaq.

A 0 və B 1 olduqda, bu qapı pMOS tranzistorlarına çatdıqda hər iki dəyəri tərsinə çevirəcək; belə ki, A 1-ə, B isə 0-a dəyişəcək. Bu mənbəyə səbəb olmayacaq; çünki hər iki tranzistor girişi mənbəyə qoşmaq üçün qapalı dövrə tələb edir. nMOS tranzistorları dəyərləri tərsinə çevirmir; beləliklə, A ilə əlaqəli nMOS 0, B ilə əlaqəli nMOS isə 1 yaradacaq; beləliklə, B ilə əlaqəli nMOS yerə qapalı bir dövrə çıxaracaq. Bu, qapının 0 dəyərini çıxarmasına səbəb olacaq.

A 1 və B 0 olduqda, bu qapı pMOS tranzistorlarına çatdıqda hər iki dəyəri tərsinə çevirəcək; beləliklə, A 0-a, B isə 1-ə dəyişəcək. Bu mənbəyə səbəb olmayacaq; çünki hər iki tranzistor girişi mənbəyə qoşmaq üçün qapalı dövrə tələb edir. nMOS tranzistorları dəyərləri tərsinə çevirmir; beləliklə, A ilə əlaqəli nMOS 1, B ilə əlaqəli nMOS isə 0 yaradacaq; beləliklə, Awill ilə əlaqəli nMOS yerə qapalı bir dövrə çıxaracaq. Bu, qapının 0 dəyərini çıxarmasına səbəb olacaq.

A 1 və B 1 olduqda, bu qapı pMOS tranzistorlarına çatdıqda hər iki dəyəri çevirəcək; belə ki, A 0-a, B isə 0-a dəyişəcək. Bu mənbəyə səbəb olmayacaq; çünki hər iki tranzistor girişi mənbəyə qoşmaq üçün qapalı dövrə tələb edir. nMOS tranzistorları dəyərləri tərsinə çevirmir; beləliklə, A ilə əlaqəli nMOS 1, B ilə əlaqəli nMOS isə 1 yaradacaq; beləliklə, A ilə əlaqəli nMOS və B ilə əlaqəli nMOS yerə qapalı bir dövrə yaradacaq. Bu, qapının 0 dəyərini çıxarmasına səbəb olacaq.

Beləliklə, qapının həqiqət cədvəli aşağıdakı kimidir:

NOR qapısının çıxışı.

Eyni zamanda, NOR məntiqi funksiyasının həqiqət cədvəli aşağıdakı kimidir:

NOR məntiqi funksiyasının çıxışı.

Beləliklə, biz bu qapının NOR qapısı olduğunu təsdiq etdik, çünki o, öz həqiqət cədvəlini NOR məntiqi funksiyası ilə bölüşür.

İndi bir OR qapısı yaratmaq üçün indiyə qədər yaratdığımız hər iki qapını bir araya gətirəcəyik. Unutmayın, NOR DEYİL OR deməkdir; deməli, artıq tərsinə çevrilmiş qapını tərsinə çevirsək, orijinalı geri alacağıq. Bunu hərəkətdə görmək üçün bunu sınaqdan keçirək.

OR qapısının nümunəsi

Burada etdiyimiz şey, əvvəldən NOR qapısını götürdük və çıxışa NOT qapısı tətbiq etdik. Yuxarıda göstərdiyimiz kimi, NOT gate 1 qiymətini alacaq və 0 çıxaracaq, NOT gate isə 0 qiyməti alacaq və a 1 çıxaracaq.

Bu, NOR qapısının dəyərlərini götürəcək və bütün 0-ları 1-lərə və 1-ləri 0-a çevirəcək. Beləliklə, həqiqət cədvəli aşağıdakı kimi olacaq:

NOR qapısının və OR qapısının Həqiqət Cədvəli

Bu qapıları sınaqdan keçirmək üçün daha çox təcrübə əldə etmək istəyirsinizsə, yuxarıdakı dəyərləri özünüz üçün sınayın və qapının ekvivalent nəticələr verdiyini görün!

NAND qapısı nümunəsi

Mən bunun bir NAND qapısı olduğunu iddia edirəm, lakin gəlin həqiqətən NAND qapısı olub-olmadığını müəyyən etmək üçün bu qapının həqiqət cədvəlini sınayaq.

A 0 və B 0 olduqda, A-nın pMOS-u 1, A-nın nMOS-u isə 0 yaradacaq; beləliklə, bu qapı qapalı dövrə ilə mənbəyə qoşulduğundan və açıq dövrə ilə yerdən ayrıldığı üçün məntiqi 1 çıxaracaq.

A 0 və B 1 olduqda, A-nın pMOS-u 1, A-nın nMOS-u isə 0 yaradacaq; beləliklə, bu qapı qapalı dövrə ilə mənbəyə qoşulduğundan və açıq dövrə ilə yerdən ayrıldığı üçün məntiqi 1 çıxaracaq.

A 1 və B 0 olduqda, B-nin pMOS-u 1, B-nin nMOS-u isə 0 istehsal edəcək; beləliklə, bu qapı qapalı dövrə ilə mənbəyə qoşulduğundan və açıq dövrə ilə yerdən ayrıldığı üçün məntiqi 1 çıxaracaq.

A 1 və B 1 olduqda, A-nın pMOS-u 0, A-nın nMOS-u isə 1-i çıxaracaq; Beləliklə, biz B-nin pMOS və nMOS-unu da yoxlamalıyıq. B-nin pMOS-u 0, B-nin nMOS-u isə 1 çıxaracaq; beləliklə, bu qapı açıq dövrə ilə mənbədən ayrıldığı və qapalı dövrə ilə yerə qoşulduğu üçün məntiqi 0 yaradacaqdır.

Həqiqət cədvəli belədir:

Yuxarıdakı qapının həqiqət cədvəli.

Bu arada, NAND məntiqi funksiyasının həqiqət cədvəli aşağıdakı kimidir:

Beləliklə, bunun həqiqətən bir NAND qapısı olduğunu təsdiqlədik.

İndi AND qapısını necə tikə bilərik? Yaxşı, biz NOR qapısından OR darvazasını tikdiyimiz kimi AND darvazasını tikəcəyik! Bir çevirici əlavə edəcəyik!

AND qapısı nümunəsi

Etdiyimiz hər şey NAND qapısının çıxışına DEYİL funksiyası tətbiq edildiyi üçün həqiqət cədvəli belə görünəcək:

AND və NAND-ın Həqiqət Cədvəlini tamamlayın

Sizə dediklərimin həqiqət olduğuna əmin olmaq üçün bir daha yoxlayın.

Bu gün biz pMOS və nMOS tranzistorlarının nə olduğunu, eləcə də onlardan daha mürəkkəb strukturların qurulması üçün necə istifadə olunacağını əhatə etdik! Ümid edirəm ki, bu bloqu məlumatlandırıcı tapdınız. Əvvəlki bloqlarımı oxumaq istəyirsinizsə, aşağıda siyahı tapa bilərsiniz.

Mesaj yaz 

Message siyahısı