PMOS- en NMOS-transistors

Mikroverwerkers word van transistors gebou. Hulle is veral uit MOS-transistors gebou. MOS is 'n akroniem vir Metal-Oxide Semiconductor. Daar is twee tipes MOS-transistors: pMOS (positief-MOS) en nMOS (negatief-MOS). Elke pMOS en nMOS is toegerus met drie hoofkomponente: die hek, die bron en die drein.

Om behoorlik te verstaan ​​hoe 'n pMOS en 'n nMOS werk, is dit belangrik om eers 'n paar terme te definieer:

geslote kring: Dit beteken dat die elektrisiteit van die hek na die bron vloei.

oopkring: Dit beteken die elektrisiteit vloei nie van die hek na die bron nie; maar eerder, elektrisiteit vloei van die hek na die drein.

Wanneer 'n nMOS-transistor 'n nie-weglaatbare spanning ontvang, dien die verbinding van die bron na die drein as 'n draad. Elektrisiteit sal ongehinderd van die bron na die drein vloei - dit word na verwys as 'n geslote kring. Aan die ander kant, wanneer 'n nMOS-transistor 'n spanning van ongeveer 0 volt ontvang, sal die verbinding van die bron na die drein verbreek word en dit word na verwys as 'n oopkring.

Voorbeeld van 'n nMOS-transistor

Die p-tipe transistor werk presies teen die n-tipe transistor. Terwyl die nMOS 'n geslote kring met die bron sal vorm wanneer die spanning nie-weglaatbaar is nie, sal die pMOS 'n oopkring met die bron vorm wanneer die spanning nie-weglaatbaar is.

Voorbeeld van 'n pMOS-transistor

Soos jy kan sien in die beeld van die pMOS-transistor hierbo getoon, is die enigste verskil tussen 'n pMOS-transistor en 'n nMOS-transistor die klein sirkel tussen die hek en die eerste balk. Hierdie sirkel keer die waarde van die spanning om; dus, as die hek 'n spanning verteenwoordigend van 'n waarde van 1 stuur, dan sal die omskakelaar die 1 na 'n 0 verander en die stroombaan dienooreenkomstig laat funksioneer.

Aangesien pMOS en nMOS op 'n teenoorgestelde manier funksioneer - op 'n komplementêre manier - wanneer ons albei in een reuse MOS-stroombaan kombineer, word dit 'n cMOS-stroombaan genoem, wat staan ​​vir komplementêre metaaloksied-halfgeleier.

Gebruik van die MOS-kringe

Ons kan pMOS- en nMOS-kringe kombineer om meer komplekse strukture genoem GATES te bou, meer spesifiek: logiese hekke. Ons het reeds die konsep van hierdie logiese funksies en hul gepaardgaande waarheidstabelle in die vorige blog bekendgestel, wat jy kan vind deur te klik na hierdie skakel.

Ons kan 'n pMOS-transistor aanheg wat aan die bron verbind en 'n nMOS-transistor wat aan die grond verbind. Dit sal ons eerste voorbeeld van 'n cMOS-transistor wees.

Voorbeeld van 'n NIE-hek

Hierdie cMOS-transistor werk op 'n manier soortgelyk aan die NIE-logiese funksie.

Kom ons kyk na die NIE-waarheidstabel:

NIE waarheidstabel nie

In die NOT-waarheidstabel word elke invoerwaarde: A omgekeer. Wat gebeur met die stroombaan hierbo?

Wel, kom ons verbeel ons die invoer is 'n 0.

Die 0 kom in en gaan beide op en af ​​met die draad na beide die pMOS (bo) en die nMOS (onder). Wanneer die waarde 0 die pMOS bereik, word dit omgekeer na 'n 1; dus, die verbinding met die bron is gesluit. Dit sal 'n logiese waarde van 1 produseer solank die verbinding met die grond (drein) nie ook gesluit is nie. Wel, aangesien die transistors komplementêr is, weet ons dat die nMOS-transistor nie die waarde sal omkeer nie; dus, dit neem die waarde 0 soos dit is en sal - dus - 'n oop stroombaan na die grond (drein) skep. Dus word 'n logiese waarde van 1 vir die hek geproduseer.

'n IN-waarde van 0 lewer 'n UIT-waarde van 1

Wat gebeur as 'n 1 die IN-waarde is? Wel, deur dieselfde stappe as hierbo te volg, word die waarde 1 na beide die pMOS en die nMOS gestuur. Wanneer die waarde deur die pMOS ontvang word, word die waarde omgekeer na 'n 0; dus is die verbinding met die BRON oop. Wanneer die waarde deur die nMOS ontvang word, word die waarde nie omgekeer nie; dus bly die waarde 'n 1. Wanneer 'n waarde van 1 deur die nMOS ontvang word, word die verbinding gesluit; dus, die verbinding met die grond is gesluit. Dit sal 'n logiese waarde van 0 produseer.

'n IN-waarde van 1 produseer 'n UIT-waarde van 0.

Deur die twee stelle toevoer/afvoer saam te voeg, lewer dit:

Die Waarheidstafel vir 'n NIE-hek.

Dit is redelik maklik om te sien dat hierdie waarheidstabel presies dieselfde is as dit wat die logiese funksie NIE produseer NIE. Dit staan ​​dus bekend as 'n NIE-hek.

Kan ons hierdie twee eenvoudige transistors gebruik om meer ingewikkelde strukture te maak? Absoluut! Vervolgens bou ons 'n NOR-hek en 'n OF-hek.

'n Voorbeeld van 'n NOR-hek

Hierdie stroombaan gebruik twee pMOS-transistors aan die bokant en twee nMOS-transistors aan die onderkant. Weereens, kom ons kyk na die invoer na die hek om te sien hoe dit optree.

Wanneer A 0 is en B 0 is, sal hierdie hek beide die waardes na 'n 1 omkeer wanneer hulle die pMOS-transistors bereik; die nMOS-transistors sal egter albei die waarde van 0 handhaaf. Dit sal daartoe lei dat die hek 'n waarde van 1 produseer.

Wanneer A 0 is en B 1 is, sal hierdie hek beide die waardes omkeer wanneer hulle die pMOS-transistors bereik; dus, A sal verander na 1 en B sal verander na 0. Dit sal nie na die bron lei nie; aangesien beide van die transistors 'n geslote kring benodig om die inset aan die bron te koppel. Die nMOS-transistors keer nie die waardes om nie; dus, die nMOS wat met A geassosieer word, sal 'n 0 produseer, en die nMOS wat met B geassosieer word, sal 'n 1 produseer; dus sal die nMOS geassosieer met B 'n geslote stroombaan na die grond voortbring. Dit sal die hek lei om 'n waarde van 0 te produseer.

Wanneer A 1 is en B 0 is, sal hierdie hek beide die waardes omkeer wanneer hulle die pMOS-transistors bereik; so, A sal verander na 0 en B sal verander na 1. Dit sal nie na die bron lei nie; aangesien beide van die transistors 'n geslote kring benodig om die inset aan die bron te koppel. Die nMOS-transistors keer nie die waardes om nie; dus, die nMOS wat met A geassosieer word, sal 'n 1 produseer, en die nMOS wat met B geassosieer word, sal 'n 0 produseer; dus sal die nMOS wat met A geassosieer word 'n geslote stroombaan na die grond voortbring. Dit sal die hek lei om 'n waarde van 0 te produseer.

Wanneer A 1 is en B 1 is, sal hierdie hek beide die waardes omkeer wanneer hulle die pMOS-transistors bereik; dus, A sal verander na 0 en B sal verander na 0. Dit sal nie na bron lei nie; aangesien beide van die transistors 'n geslote kring benodig om die inset aan die bron te koppel. Die nMOS-transistors keer nie die waardes om nie; dus, die nMOS wat met A geassosieer word, sal 'n 1 produseer, en die nMOS wat met B geassosieer word, sal 'n 1 produseer; dus sal die nMOS geassosieer met A en die nMOS wat met B geassosieer word 'n geslote stroombaan na die grond voortbring. Dit sal die hek lei om 'n waarde van 0 te produseer.

Die poort se waarheidstabel is dus soos volg:

Die uitset van die NOR-hek.

Intussen is die NOR logiese funksie se waarheidstabel soos volg:

Die uitset van die NOR Logiese Funksie.

Ons het dus bevestig dat hierdie hek 'n NOR-hek is omdat dit sy waarheidstabel met die NOR-logiese funksie deel.

Nou, ons sal albei die hekke, wat ons tot dusver geskep het, bymekaar sit om 'n OF-hek te produseer. Onthou, NOR staan ​​vir NIE OF; dus, as ons 'n reeds omgekeerde hek omkeer, sal ons die oorspronklike terugkry. Kom ons stel dit op die proef om dit in aksie te sien.

Voorbeeld van 'n OF-hek

Wat ons hier gedoen het, is dat ons die NOR-hek van voorheen geneem het en 'n NIE-hek op die uitset toegepas het. Soos ons hierbo gewys het, sal die NIE-hek 'n waarde van 1 neem en 'n 0 uitstuur, en die NIE-hek sal 'n waarde van 0 neem en 'n 1 uitvoer.

Dit sal die waardes van die NOR-hek neem en al die 0'e na 1'e en 1'e na 0'e omskakel. Die waarheidstabel sal dus soos volg wees:

Waarheidstabel van 'n NOR-hek en 'n OF-hek

As jy meer wil oefen om hierdie hekke te toets, probeer gerus die bogenoemde waardes vir jouself en sien dat die hek ekwivalente resultate lewer!

Voorbeeld van 'n NAND-hek

Ek beweer dit is 'n NAND-hek, maar kom ons toets hierdie hek se waarheidstabel om te bepaal of dit werklik 'n NAND-hek is.

Wanneer A 0 is en B 0 is, sal A se pMOS 'n 1 produseer, en A se nMOS sal 'n 0 produseer; dus sal hierdie hek 'n logiese 1 produseer aangesien dit met 'n geslote stroombaan aan die bron gekoppel is en met 'n oop stroombaan van die grond ontkoppel is.

Wanneer A 0 is en B 1 is, sal A se pMOS 'n 1 produseer, en A se nMOS sal 'n 0 produseer; dus sal hierdie hek 'n logiese 1 produseer aangesien dit met 'n geslote stroombaan aan die bron gekoppel is en met 'n oop stroombaan van die grond ontkoppel is.

Wanneer A 1 is en B 0 is, sal B se pMOS 'n 1 produseer, en B se nMOS sal 'n 0 produseer; dus sal hierdie hek 'n logiese 1 produseer aangesien dit met 'n geslote stroombaan aan die bron gekoppel is en met 'n oop stroombaan van die grond ontkoppel is.

Wanneer A 1 is en B 1 is, sal A se pMOS 'n 0 produseer, en A se nMOS sal 'n 1 produseer; so, ons moet ook B se pMOS en nMOS nagaan. B se pMOS sal 'n 0 produseer, en B se nMOS sal 'n 1 produseer; dus sal hierdie hek 'n logiese 0 produseer aangesien dit met 'n oop stroombaan van die bron ontkoppel word en met 'n geslote stroombaan aan die grond gekoppel is.

Die waarheidstabel is soos volg:

Bogenoemde hek se waarheidstabel.

Intussen is die NAND logiese funksie se waarheidstabel soos volg:

Ons het dus geverifieer dat dit inderdaad 'n NAND-hek is.

Nou, hoe bou ons 'n EN-hek? Wel, ons sal 'n EN-hek bou op presies dieselfde manier as wat ons 'n OF-hek van 'n NOR-hek gebou het! Ons sal 'n omskakelaar aanheg!

Voorbeeld van 'n EN-hek

Aangesien al wat ons gedoen het 'n NOT-funksie op 'n NAND-hek se uitset toegepas is, sal die waarheidstabel soos volg lyk:

Voltooi Waarheidstabel van EN en NAND

Weereens, verifieer asseblief om seker te maak dat wat ek vir jou sê die waarheid is.

Vandag het ons gedek wat pMOS- en nMOS-transistors is, asook hoe om dit te gebruik om meer komplekse strukture te bou! Ek hoop jy het hierdie blog insiggewend gevind. As jy my vorige blogs wil lees, sal jy die lys hieronder vind.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys