Transistorët PMOS dhe NMOS

Mikroprocesorët janë ndërtuar nga transistorë. Në veçanti, ato janë ndërtuar nga transistorë MOS. MOS është një akronim për gjysmëpërçues me oksid metali. Ekzistojnë dy lloje të transistorëve MOS: pMOS (MOS pozitiv) dhe nMOS (MOS negativ). Çdo pMOS dhe nMOS vjen i pajisur me tre komponentë kryesorë: porta, burimi dhe kullimi.

Për të kuptuar mirë se si funksionojnë një pMOS dhe një nMOS, është e rëndësishme që fillimisht të përcaktohen disa terma:

qark i mbyllur: Kjo do të thotë që energjia elektrike rrjedh nga porta në burim.

qark i hapur: Kjo do të thotë se energjia elektrike nuk rrjedh nga porta në burim; por përkundrazi, energjia elektrike po rrjedh nga porta në kanal.

Kur një tranzistor nMOS merr një tension jo të papërfillshëm, lidhja nga burimi në kullues vepron si një tel. Energjia elektrike do të rrjedhë nga burimi në kullues pa pengesa - kjo quhet qark i mbyllur. Nga ana tjetër, kur një tranzistor nMOS merr një tension në rreth 0 volt, lidhja nga burimi në dren do të prishet dhe kjo quhet një qark i hapur.

Shembull i një transistori nMOS

Transistori i tipit p funksionon saktësisht në kundërshtim me tranzitorin e tipit n. Ndërsa nMOS do të formojë një qark të mbyllur me burimin kur voltazhi është i papërfillshëm, pMOS do të formojë një qark të hapur me burimin kur voltazhi është i papërfillshëm.

Shembull i një transistori pMOS

Siç mund ta shihni në imazhin e transistorit pMOS të treguar më sipër, ndryshimi i vetëm midis një tranzistori pMOS dhe një tranzistori nMOS është rrethi i vogël midis portës dhe shiritit të parë. Ky rreth e kthen vlerën nga tensioni; kështu, nëse porta dërgon një përfaqësues të tensionit të një vlere prej 1, atëherë inverteri do të ndryshojë 1 në 0 dhe do të bëjë që qarku të funksionojë në përputhje me rrethanat.

Meqenëse pMOS dhe nMOS funksionojnë në një mënyrë të kundërt - në një mënyrë plotësuese - kur i kombinojmë të dyja në një qark gjigant MOS, quhet qark cMOS, i cili qëndron për gjysmëpërçues oksid metalik plotësues.

Përdorimi i qarqeve MOS

Ne mund të kombinojmë qarqet pMOS dhe nMOS në mënyrë që të ndërtojmë struktura më komplekse të quajtura GATES, më konkretisht: porta logjike. Ne kemi prezantuar tashmë konceptin e këtyre funksioneve logjike dhe tabelat e vërteta të lidhura me to në blogun e mëparshëm, të cilin mund ta gjeni duke klikuar këtu.

Mund të lidhim një transistor pMOS që lidhet me burimin dhe një tranzitor nMOS që lidhet me tokën. Ky do të jetë shembulli ynë i parë i një transistori cMOS.

Shembull i një porte NOT

Ky tranzistor cMOS vepron në një mënyrë të ngjashme me funksionin logjik NOT.

Le të hedhim një vështrim në tabelën JO të së vërtetës:

JO tabela e së vërtetës

Në tabelën NOT të së vërtetës, çdo vlerë hyrëse: A është e përmbysur. Çfarë ndodh me qarkun e mësipërm?

Epo, le të imagjinojmë se hyrja është 0.

0 hyn dhe shkon lart e poshtë telit në pMOS (lart) dhe nMOS (poshtë). Kur vlera 0 arrin pMOS, ajo përmbyset në 1; pra, lidhja me burimin është e mbyllur. Kjo do të prodhojë një vlerë logjike prej 1 për sa kohë që lidhja me tokën (kullimi) nuk është gjithashtu e mbyllur. Epo, meqenëse transistorët janë plotësues, ne e dimë se transistori nMOS nuk do ta përmbysë vlerën; pra, merr vlerën 0 siç është dhe do të krijojë një qark të hapur në tokë (kullim). Kështu, një vlerë logjike prej 1 prodhohet për portën.

Një vlerë IN prej 0 prodhon një vlerë OUT prej 1

Çfarë ndodh nëse një 1 është vlera IN? Epo, duke ndjekur të njëjtat hapa si më sipër, vlera 1 dërgohet si në pMOS ashtu edhe në nMOS. Kur vlera merret nga pMOS, vlera përmbyset në 0; pra lidhja me BURIMIN është e hapur. Kur vlera merret nga nMOS, vlera nuk përmbyset; kështu, vlera mbetet 1. Kur një vlerë prej 1 merret nga nMOS, lidhja mbyllet; pra, lidhja me tokën është e mbyllur. Kjo do të prodhojë një vlerë logjike prej 0.

Një vlerë IN prej 1 prodhon një vlerë OUT prej 0.

Duke bashkuar dy grupet e hyrjes/daljes së bashku rezulton:

Tabela e së Vërtetës për një portë NOT.

Është mjaft e lehtë të shihet se kjo tabelë e së vërtetës është saktësisht e njëjtë me atë që funksioni logjik NUK prodhon. Kështu, kjo njihet si një portë NOT.

A mund t'i përdorim këta dy transistorë të thjeshtë për të bërë struktura më të ndërlikuara? Absolutisht! Më pas, ne do të ndërtojmë një portë NOR dhe një portë OSE.

Një shembull i një porte NOR

Ky qark përdor dy tranzistorë pMOS në krye dhe dy tranzistorë nMOS në fund. Përsëri, le të shohim hyrjen në portë për të parë se si sillet.

Kur A është 0 dhe B është 0, kjo portë do t'i kthejë të dyja vlerat në një 1 kur të arrijnë te transistorët pMOS; megjithatë, transistorët nMOS do të ruajnë vlerën 0. Kjo do ta çojë portën të prodhojë një vlerë prej 1.

Kur A është 0 dhe B është 1, kjo portë do të përmbysë të dyja vlerat kur ato të arrijnë në transistorët pMOS; Pra, A do të ndryshojë në 1 dhe B do të ndryshojë në 0. Kjo nuk do të çojë në burim; pasi që të dy transistorët kërkojnë një qark të mbyllur për të lidhur hyrjen me burimin. Transistorët nMOS nuk i përmbysin vlerat; kështu, nMOS i lidhur me A do të prodhojë një 0, dhe nMOS i lidhur me B do të prodhojë një 1; kështu, nMOS i lidhur me B do të prodhojë një qark të mbyllur në tokë. Kjo do ta çojë portën të prodhojë një vlerë prej 0.

Kur A është 1 dhe B është 0, kjo portë do të përmbysë të dyja vlerat kur ato të arrijnë në transistorët pMOS; Pra, A do të ndryshojë në 0 dhe B do të ndryshojë në 1. Kjo nuk do të çojë në burim; pasi që të dy transistorët kërkojnë një qark të mbyllur për të lidhur hyrjen me burimin. Transistorët nMOS nuk i përmbysin vlerat; kështu, nMOS i lidhur me A do të prodhojë një 1, dhe nMOS i lidhur me B do të prodhojë një 0; kështu, nMOS i lidhur me Awill prodhon një qark të mbyllur në tokë. Kjo do të bëjë që porta të prodhojë një vlerë prej 0.

Kur A është 1 dhe B është 1, kjo portë do t'i përmbysë të dyja vlerat kur ato arrijnë te transistorët pMOS; Pra, A do të ndryshojë në 0 dhe B do të ndryshojë në 0. Kjo nuk do të çojë në burim; pasi që të dy transistorët kërkojnë një qark të mbyllur për të lidhur hyrjen me burimin. Transistorët nMOS nuk i përmbysin vlerat; kështu, nMOS i lidhur me A do të prodhojë një 1, dhe nMOS i lidhur me B do të prodhojë një 1; Kështu, nMOS i lidhur me A dhe nMOS i lidhur me B do të prodhojnë një qark të mbyllur në tokë. Kjo do të bëjë që porta të prodhojë një vlerë prej 0.

Kështu, tabela e së vërtetës së portës është si më poshtë:

Prodhimi i portës NOR.

Ndërkohë, tabela e së vërtetës së funksionit logjik NOR është si më poshtë:

Prodhimi i funksionit logjik NOR.

Kështu, ne kemi konfirmuar se kjo portë është një portë NOR sepse ndan tabelën e saj të së vërtetës me funksionin logjik NOR.

Tani, ne do t'i vendosim të dyja portat, që kemi krijuar deri tani, së bashku për të prodhuar një portë OR. Mbani mend, NOR qëndron për NOT OR; kështu, nëse përmbysim një portë tashmë të përmbysur, do të kthejmë origjinalin. Le ta vëmë këtë në provë për ta parë në veprim.

Shembull i një porte OR

Ajo që kemi bërë këtu është që kemi marrë portën NOR nga më parë dhe kemi aplikuar një portë NOT në dalje. Siç e kemi treguar më lart, porta NOT do të marrë një vlerë 1 dhe do të nxjerrë një 0, dhe porta NOT do të marrë një vlerë prej 0 dhe do të nxjerrë një 1.

Kjo do të marrë vlerat e portës NOR dhe do t'i konvertojë të gjitha 0-të në 1 dhe 1-të në 0. Kështu, tabela e së vërtetës do të jetë si më poshtë:

Tabela e së Vërtetës së një porte NOR dhe një porte OSE

Nëse dëshironi më shumë praktikë në testimin e këtyre portave, mos ngurroni të provoni vetë vlerat e mësipërme dhe shikoni që porta prodhon rezultate ekuivalente!

Shembull i një porte NAND

Unë pretendoj se kjo është një portë NAND, por le të testojmë tabelën e së vërtetës së kësaj porte për të përcaktuar nëse është vërtet një portë NAND.

Kur A është 0 dhe B është 0, pMOS e A do të prodhojë një 1 dhe nMOS e A do të prodhojë një 0; Kështu, kjo portë do të prodhojë një 1 logjik pasi është e lidhur me burimin me një qark të mbyllur dhe i shkëputur nga toka me një qark të hapur.

Kur A është 0 dhe B është 1, pMOS e A do të prodhojë një 1 dhe nMOS e A do të prodhojë një 0; Kështu, kjo portë do të prodhojë një 1 logjik pasi është e lidhur me burimin me një qark të mbyllur dhe i shkëputur nga toka me një qark të hapur.

Kur A është 1 dhe B është 0, pMOS e B do të prodhojë një 1 dhe nMOS e B do të prodhojë një 0; Kështu, kjo portë do të prodhojë një 1 logjik pasi është e lidhur me burimin me një qark të mbyllur dhe i shkëputur nga toka me një qark të hapur.

Kur A është 1 dhe B është 1, pMOS e A do të prodhojë një 0 dhe nMOS e A do të prodhojë një 1; Pra, ne duhet të kontrollojmë gjithashtu pMOS dhe nMOS të B-së. PMOS e B do të prodhojë një 0, dhe nMOS e B do të prodhojë një 1; Kështu, kjo portë do të prodhojë një 0 logjike pasi shkëputet nga burimi me qark të hapur dhe lidhet me tokën me qark të mbyllur.

Tabela e së vërtetës është si më poshtë:

Tabela e së vërtetës së portës së mësipërme.

Ndërkohë, tabela e së vërtetës së funksionit logjik NAND është si më poshtë:

Kështu, ne kemi verifikuar që kjo është, me të vërtetë, një portë NAND.

Tani, si të ndërtojmë një portë DHE? Epo, ne do të ndërtojmë një portë DHE në të njëjtën mënyrë siç ndërtuam një portë OSE nga një portë NOR! Ne do të bashkojmë një inverter!

Shembull i një porte AND

Meqenëse gjithçka që kemi bërë është aplikuar një funksion NOT në daljen e një porte NAND, tabela e së vërtetës do të duket si kjo:

Tabela e plotë e së vërtetës së AND dhe NAND

Përsëri, ju lutem verifikoni për t'u siguruar që ajo që po ju them është e vërteta.

Sot, ne kemi trajtuar se çfarë janë transistorët pMOS dhe nMOS, si dhe si t'i përdorim ato për të ndërtuar struktura më komplekse! Shpresoj ta keni gjetur këtë blog informativ. Nëse dëshironi të lexoni blogjet e mia të mëparshme, do të gjeni listën më poshtë.

Lini një mesazh 

Lista mesazh