Transistors PMOS ac NMOS

Mae microbrosesyddion yn cael eu hadeiladu o transistorau. Yn benodol, maent yn cael eu hadeiladu allan o transistorau MOS. Mae MOS yn acronym ar gyfer Lled-ddargludyddion Metel-Ocsid. Mae dau fath o transistorau MOS: pMOS (positive-MOS) a nMOS (negative-MOS). Mae gan bob pMOS ac nMOS dair prif gydran: y giât, y ffynhonnell, a'r draen.

Er mwyn deall yn iawn sut mae pMOS ac nMOS yn gweithredu, mae'n bwysig diffinio rhai termau yn gyntaf:

cylched caeedig: Mae hyn yn golygu bod y trydan yn llifo o'r giât i'r ffynhonnell.

cylched agored: Mae hyn yn golygu nad yw'r trydan yn llifo o'r giât i'r ffynhonnell; ond yn hytrach, mae trydan yn llifo o'r giât i'r draen.

Pan fydd transistor nMOS yn derbyn foltedd nad yw'n ddibwys, mae'r cysylltiad o'r ffynhonnell i'r draen yn gweithredu fel gwifren. Bydd trydan yn llifo o'r ffynhonnell i'r draen yn ddirwystr — cyfeirir at hyn fel cylched caeedig. Ar y llaw arall, pan fydd transistor nMOS yn derbyn foltedd ar tua 0 folt, bydd y cysylltiad o'r ffynhonnell i'r draen yn cael ei dorri a chyfeirir at hyn fel cylched agored.

Enghraifft o transistor nMOS

Mae'r transistor math-p yn gweithio'n union yn groes i'r transistor math-n. Tra bydd yr nMOS yn ffurfio cylched caeedig gyda'r ffynhonnell pan nad yw'r foltedd yn ddibwys, bydd y pMOS yn ffurfio cylched agored gyda'r ffynhonnell pan nad yw'r foltedd yn ddibwys.

Enghraifft o transistor pMOS

Fel y gwelwch yn y ddelwedd o'r transistor pMOS a ddangosir uchod, yr unig wahaniaeth rhwng transistor pMOS a transistor nMOS yw'r cylch bach rhwng y giât a'r bar cyntaf. Mae'r cylch hwn yn gwrthdroi'r gwerth o'r foltedd; felly, os yw'r giât yn anfon foltedd sy'n cynrychioli gwerth 1, yna bydd yr gwrthdröydd yn newid yr 1 i 0 ac yn achosi i'r gylched weithredu yn unol â hynny.

Gan fod pMOS a nMOS yn gweithredu'n groes - mewn modd cyflenwol - pan fyddwn yn cyfuno'r ddau yn un gylched MOS enfawr, fe'i gelwir yn gylched cMOS, sy'n sefyll am lled-ddargludydd metel-ocsid cyflenwol.

Defnyddio'r Cylchedau MOS

Gallwn gyfuno cylchedau pMOS ac nMOS er mwyn adeiladu strwythurau mwy cymhleth o'r enw GATES, yn fwy penodol: adwyon rhesymeg. Rydym eisoes wedi cyflwyno cysyniad y swyddogaethau rhesymegol hyn a'u tablau gwirionedd cysylltiedig yn y blog blaenorol, y gallwch ddod o hyd iddynt trwy glicio yma.

Gallwn atodi transistor pMOS sy'n cysylltu â'r ffynhonnell a transistor nMOS sy'n cysylltu â'r ddaear. Dyma fydd ein enghraifft gyntaf o transistor cMOS.

Enghraifft o giât NOT

Mae'r transistor cMOS hwn yn gweithredu mewn modd tebyg i'r ffwythiant rhesymegol NID.

Gadewch i ni edrych ar y wirlen NID:

NID gwirlen

Yn y wirlen NOT, mae pob gwerth mewnbwn: A yn wrthdro. Beth sy'n digwydd gyda'r gylched uchod?

Wel, gadewch i ni ddychmygu mai 0 yw'r mewnbwn.

Mae'r 0 yn dod i mewn ac yn mynd i fyny ac i lawr y wifren i'r pMOS (top) a'r nMOS (gwaelod). Pan fydd y gwerth 0 yn cyrraedd y pMOS, mae'n cael ei wrthdroi i 1; felly, mae'r cysylltiad â'r ffynhonnell ar gau. Bydd hyn yn cynhyrchu gwerth rhesymegol o 1 cyn belled nad yw'r cysylltiad â'r ddaear (draen) hefyd wedi'i gau. Wel, gan fod y transistorau yn gyflenwol, rydym yn gwybod na fydd y transistor nMOS yn gwrthdroi'r gwerth; felly, mae'n cymryd y gwerth 0 fel y mae a bydd — felly — yn creu cylched agored i'r ddaear (draen). Felly, cynhyrchir gwerth rhesymegol o 1 ar gyfer yr adwy.

Mae gwerth IN o 0 yn cynhyrchu gwerth OUT o 1

Beth sy'n digwydd os mai 1 yw'r gwerth IN? Wel, gan ddilyn yr un camau ag uchod, mae'r gwerth 1 yn cael ei anfon at y pMOS a'r nMOS. Pan fydd y pMOS yn derbyn y gwerth, mae'r gwerth yn cael ei wrthdroi i 0; felly, mae'r cysylltiad â'r FFYNHONNELL yn agored. Pan fydd yr nMOS yn derbyn y gwerth, nid yw'r gwerth yn cael ei wrthdroi; felly, mae'r gwerth yn parhau i fod yn 1. Pan fydd yr nMOS yn derbyn gwerth 1, mae'r cysylltiad wedi'i gau; felly, mae'r cysylltiad â'r ddaear ar gau. Bydd hyn yn cynhyrchu gwerth rhesymegol o 0.

Mae gwerth IN o 1 yn cynhyrchu gwerth OUT o 0.

Mae rhoi’r ddwy set o fewnbwn/allbwn at ei gilydd yn ildio:

Y Tabl Gwirionedd ar gyfer giât NOT.

Mae'n eithaf hawdd gweld bod y wirlen hon yr un peth yn union â'r hyn y mae'r swyddogaeth resymegol NID yn ei gynhyrchu. Felly, gelwir hyn yn adwy NOT.

A allwn ni ddefnyddio'r ddau transistor syml hyn i wneud strwythurau mwy cymhleth? Yn hollol! Nesaf, byddwn yn adeiladu giât NOR a giât NEU.

Enghraifft o giât NOR

Mae'r gylched hon yn defnyddio dau transistor pMOS ar y brig a dau transistor nMOS ar y gwaelod. Unwaith eto, gadewch i ni edrych ar y mewnbwn i'r giât i weld sut mae'n ymddwyn.

Pan fydd A yn 0 a B yn 0, bydd yr adwy hon yn gwrthdroi'r ddau werth i 1 pan fyddant yn cyrraedd y transistorau pMOS; fodd bynnag, bydd y transistorau nMOS ill dau yn cynnal gwerth 0. Bydd hyn yn arwain yr adwy i gynhyrchu gwerth o 1.

Pan fydd A yn 0 a B yn 1, bydd yr adwy hon yn gwrthdroi'r ddau werth pan fyddant yn cyrraedd y transistorau pMOS; felly, bydd A yn newid i 1 a B yn newid i 0. Ni fydd hyn yn arwain at y ffynhonnell; gan fod angen cylched caeedig ar y ddau transistor er mwyn cysylltu'r mewnbwn i'r ffynhonnell. Nid yw'r transistorau nMOS yn gwrthdroi'r gwerthoedd; felly, bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig ag A yn cynhyrchu 0, a bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig â B yn cynhyrchu 1; felly, bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig â B yn cynhyrchu cylched caeedig i'r ddaear. Bydd hyn yn arwain y giât i gynhyrchu gwerth o 0.

Pan fydd A yn 1 a B yn 0, bydd yr adwy hon yn gwrthdroi'r ddau werth pan fyddant yn cyrraedd y transistorau pMOS; felly, bydd A yn newid i 0 a bydd B yn newid i 1. Ni fydd hyn yn arwain at y ffynhonnell; gan fod angen cylched caeedig ar y ddau transistor er mwyn cysylltu'r mewnbwn i'r ffynhonnell. Nid yw'r transistorau nMOS yn gwrthdroi'r gwerthoedd; felly, bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig ag A yn cynhyrchu 1, a bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig â B yn cynhyrchu 0; felly, mae'r nMOS sy'n gysylltiedig ag Awill yn cynhyrchu cylched caeedig i'r ddaear. Bydd hyn yn arwain y giât i gynhyrchu gwerth o 0.

Pan fydd A yn 1 a B yn 1, bydd yr adwy hon yn gwrthdroi'r ddau werth pan fyddant yn cyrraedd y transistorau pMOS; felly, bydd A yn newid i 0 a B yn newid i 0. Ni fydd hyn yn arwain at ffynhonnell; gan fod angen cylched caeedig ar y ddau transistor er mwyn cysylltu'r mewnbwn i'r ffynhonnell. Nid yw'r transistorau nMOS yn gwrthdroi'r gwerthoedd; felly, bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig ag A yn cynhyrchu 1, a bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig â B yn cynhyrchu 1; felly, bydd yr nMOS sy'n gysylltiedig ag A a'r nMOS sy'n gysylltiedig â B yn cynhyrchu cylched caeedig i'r ddaear. Bydd hyn yn arwain y giât i gynhyrchu gwerth o 0.

Felly, mae gwirlen y porth fel a ganlyn:

Allbwn yr adwy NOR.

Yn y cyfamser, mae gwirlen swyddogaeth resymegol NOR fel a ganlyn:

Allbwn y Swyddogaeth Resymegol NOR.

Felly, rydym wedi cadarnhau bod y giât hon yn adwy NOR oherwydd ei bod yn rhannu ei gwirlen â swyddogaeth resymegol NOR.

Yn awr, rhoddwn y ddau borth, yr ydym wedi eu creu hyd yma, ynghyd er mwyn cynhyrchu porth NEU. Cofiwch, mae NOR yn sefyll am NID NEU; felly, os byddwn yn gwrthdroi giât sydd eisoes wedi'i gwrthdroi, byddwn yn cael y gwreiddiol yn ôl. Gadewch i ni roi hyn ar brawf er mwyn ei weld ar waith.

Enghraifft o giât NEU

Yr hyn rydym wedi'i wneud yma yw ein bod wedi cymryd yr adwy NOR o'r blaen ac wedi gosod adwy NOT ar yr allbwn. Fel rydym wedi dangos uchod, bydd yr adwy NOT yn cymryd gwerth o 1 ac yn allbwn 0, a bydd yr adwy NOT yn cymryd gwerth o 0 ac yn allbwn a 1.

Bydd hyn yn cymryd gwerthoedd yr adwy NOR ac yn trosi pob un o'r 0s i 1s ac 1s i 0s. Felly, bydd y wirlen fel a ganlyn:

Tabl Gwirionedd porth NOR a phorth NEU

Os hoffech chi fwy o ymarfer profi'r gatiau hyn, mae croeso i chi roi cynnig ar y gwerthoedd uchod drosoch eich hun a gweld bod y giât yn cynhyrchu canlyniadau cyfatebol!

Enghraifft o giât NIAC

Rwy'n honni mai giât NIAC yw hon, ond gadewch i ni brofi gwirlen y giât hon i benderfynu a yw'n adwy NIAC mewn gwirionedd.

Pan fydd A yn 0 a B yn 0, bydd pMOS A yn cynhyrchu 1, a bydd nMOS A yn cynhyrchu 0; felly, bydd y giât hon yn cynhyrchu 1 rhesymegol gan ei fod wedi'i gysylltu â'r ffynhonnell â chylched gaeedig a'i ddatgysylltu o'r ddaear â chylched agored.

Pan fydd A yn 0 a B yn 1, bydd pMOS A yn cynhyrchu 1, a bydd nMOS A yn cynhyrchu 0; felly, bydd y giât hon yn cynhyrchu 1 rhesymegol gan ei fod wedi'i gysylltu â'r ffynhonnell â chylched gaeedig a'i ddatgysylltu o'r ddaear â chylched agored.

Pan fydd A yn 1 a B yn 0, bydd pMOS B yn cynhyrchu 1, a bydd nMOS B yn cynhyrchu 0; felly, bydd y giât hon yn cynhyrchu 1 rhesymegol gan ei fod wedi'i gysylltu â'r ffynhonnell â chylched gaeedig a'i ddatgysylltu o'r ddaear â chylched agored.

Pan fydd A yn 1 a B yn 1, bydd pMOS A yn cynhyrchu 0, a bydd nMOS A yn cynhyrchu 1; felly, rhaid inni wirio pMOS a nMOS B, hefyd. Bydd pMOS B yn cynhyrchu 0, a nMOS B yn cynhyrchu 1; felly, bydd y giât hon yn cynhyrchu 0 rhesymegol gan ei fod wedi'i ddatgysylltu o'r ffynhonnell â chylched agored a'i gysylltu â'r ddaear â chylched gaeedig.

Mae'r wirlen fel a ganlyn:

Gwirlen y porth uchod.

Yn y cyfamser, mae gwirlen swyddogaeth resymegol NAND fel a ganlyn:

Felly, rydym wedi gwirio bod hwn, yn wir, yn borth NIAC.

Nawr, sut ydyn ni'n adeiladu giât AND? Wel, byddwn ni'n adeiladu giât AND yn union yr un ffordd ag y gwnaethon ni adeiladu giât NEU o giât NOR! Byddwn yn atodi gwrthdröydd!

Enghraifft o adwy AND

Gan mai'r cyfan yr ydym wedi'i wneud yw cymhwyso swyddogaeth NID i allbwn adwy NIAC, bydd y wirlen yn edrych fel hyn:

Tabl Gwirionedd Cyflawn o AC a NIAC

Unwaith eto, gwiriwch i wneud yn siŵr mai'r hyn yr wyf yn ei ddweud wrthych yw'r gwir.

Heddiw, rydym wedi ymdrin â beth yw transistorau pMOS a nMOS yn ogystal â sut i'w defnyddio i adeiladu strwythurau mwy cymhleth! Gobeithio bod y blog hwn yn addysgiadol i chi. Os hoffech chi ddarllen fy mlogiau blaenorol, fe welwch y rhestr isod.

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon