Транзистори PMOS и NMOS

Микропроцесорите се изградени од транзистори. Особено, тие се конструирани од MOS транзистори. MOS е акроним за Metal-Oxide Semiconductor. Постојат два типа на MOS транзистори: pMOS (позитивен-MOS) и nMOS (негативен-MOS). Секој pMOS и nMOS е опремен со три главни компоненти: портата, изворот и одводот.

За правилно да се разбере како функционираат pMOS и nMOS, важно е прво да се дефинираат некои термини:

затворено коло: Ова значи дека електричната енергија тече од портата до изворот.

отворено коло: Ова значи дека електричната енергија не тече од портата до изворот; туку напротив, струјата тече од капијата до одводот.

Кога nMOS транзистор добива незанемарлив напон, врската од изворот до одводот делува како жица. Електричната енергија ќе тече од изворот до одводот неинхибирано - ова се нарекува затворено коло. Од друга страна, кога nMOS транзистор добива напон од околу 0 волти, врската од изворот до одводот ќе се прекине и ова се нарекува отворено коло.

Пример за nMOS транзистор

Транзисторот од типот p работи точно спротивно на транзисторот од типот n. Додека nMOS ќе формира затворено коло со изворот кога напонот е незанемарлив, pMOS ќе формира отворено коло со изворот кога напонот е незанемарлив.

Пример за pMOS транзистор

Како што можете да видите на сликата на pMOS транзисторот прикажан погоре, единствената разлика помеѓу pMOS транзистор и nMOS транзистор е малиот круг помеѓу портата и првата лента. Овој круг ја превртува вредноста од напонот; така, ако портата испрати напон претставник со вредност 1, тогаш инверторот ќе го смени 1 во 0 и ќе предизвика колото да функционира соодветно.

Бидејќи pMOS и nMOS функционираат на спротивен начин - на комплементарен начин - кога ги комбинираме двете во едно џиновско MOS коло, тоа се нарекува cMOS коло, што значи комплементарен полупроводник од метал-оксид.

Користење на MOS кола

Можеме да комбинираме pMOS и nMOS кола со цел да изградиме посложени структури наречени GATES, поконкретно: логички порти. Ние веќе го претставивме концептот на овие логички функции и нивните поврзани табели на вистинитост во претходниот блог, кои можете да ги најдете со кликнување овде.

Можеме да прикачиме pMOS транзистор кој се поврзува со изворот и nMOS транзистор кој се поврзува со земјата. Ова ќе биде нашиот прв пример на cMOS транзистор.

Пример за портата НЕ

Овој cMOS транзистор делува на начин сличен на НЕ логичката функција.

Ајде да ја погледнеме табелата НЕ вистинита:

НЕ табела на вистината

Во табелата NOT вистинитост, секоја влезна вредност: A е превртена. Што се случува со колото погоре?

Па, да замислиме дека влезот е 0.

0 влегува и оди нагоре и надолу по жицата и до pMOS (горе) и nMOS (долу). Кога вредноста 0 ќе го достигне pMOS, таа се превртува на 1; така, врската со изворот е затворена. Ова ќе произведе логична вредност од 1 се додека врската со земјата (одводот) исто така не е затворена. Па, бидејќи транзисторите се комплементарни, знаеме дека nMOS транзисторот нема да ја инвертира вредноста; така, ја зема вредноста 0 како што е и ќе - затоа - ќе создаде отворено коло до земјата (одвод). Така, логичка вредност од 1 се произведува за портата.

Вредноста IN од 0 произведува вредност OUT од 1

Што се случува ако 1 е вредноста IN? Па, следејќи ги истите чекори како погоре, вредноста 1 се испраќа и до pMOS и nMOS. Кога вредноста е примена од pMOS, вредноста се превртува на 0; со што врската со ИЗВОРОТ е отворена. Кога вредноста е примена од nMOS, вредноста не се превртува; така, вредноста останува 1. Кога nMOS ќе ја прими вредноста од 1, врската се затвора; така, врската со земјата е затворена. Ова ќе произведе логичка вредност од 0.

Вредноста IN од 1 произведува вредност OUT од 0.

Спојувањето на двете групи на влез/излез заедно дава:

Табела на вистината за портата НЕ.

Лесно е да се види дека оваа табела на вистинитост е иста како онаа што логичката функција НЕ ја произведува. Така, ова е познато како НЕ порта.

Можеме ли да ги искористиме овие два едноставни транзистори за да направиме покомплицирани структури? Апсолутно! Следно, ќе изградиме НИЛИ порта и портата ИЛИ.

Пример за портата НИТИ

Ова коло користи два pMOS транзистори на врвот и два nMOS транзистори на дното. Повторно, да го погледнеме влезот на портата за да видиме како се однесува.

Кога A е 0 и B е 0, оваа порта ќе ги преврти двете вредности на 1 кога ќе стигнат до pMOS транзисторите; сепак, и nMOS транзисторите ќе ја задржат вредноста од 0. Ова ќе доведе до портата да произведе вредност од 1.

Кога A е 0 и B е 1, оваа порта ќе ги преврти двете вредности кога ќе стигнат до pMOS транзисторите; така, А ќе се смени во 1, а Б ќе се смени во 0. Ова нема да доведе до изворот; бидејќи и двата транзистори бараат затворено коло за да го поврзат влезот со изворот. nMOS транзисторите не ги инвертираат вредностите; така, nMOS поврзан со A ќе произведе 0, а nMOS поврзан со B ќе произведе 1; така, nMOS поврзан со B ќе произведе затворено коло до земјата. Ова ќе доведе до портата да произведе вредност од 0.

Кога A е 1 и B е 0, оваа порта ќе ги преврти двете вредности кога ќе стигнат до pMOS транзисторите; така што, А ќе се смени во 0 и Б ќе се смени во 1. Ова нема да доведе до изворот; бидејќи и двата транзистори бараат затворено коло за да го поврзат влезот со изворот. nMOS транзисторите не ги инвертираат вредностите; така, nMOS поврзан со A ќе произведе 1, а nMOS поврзан со B ќе произведе 0; така, nMOS поврзан со Awill произведува затворено коло до земјата. Ова ќе доведе до портата да произведе вредност од 0.

Кога A е 1 и B е 1, оваа порта ќе ги преврти двете вредности кога ќе стигнат до pMOS транзисторите; така што, А ќе се смени на 0, а Б ќе се смени на 0. Ова нема да доведе до извор; бидејќи и двата транзистори бараат затворено коло за да го поврзат влезот со изворот. nMOS транзисторите не ги инвертираат вредностите; така, nMOS поврзан со A ќе произведе 1, а nMOS поврзан со B ќе произведе 1; така, nMOS поврзан со A и nMOS поврзан со B ќе произведат затворено коло до земјата. Ова ќе доведе до портата да произведе вредност од 0.

Така, табелата на вистинитост на портата е како што следува:

Излезот на портата НИЛИ.

Во меѓувреме, табелата за вистинитост на НИТ логичката функција е како што следува:

Излезот на НИЛИ логичката функција.

Така, потврдивме дека оваа порта е НИЛИ порта бидејќи ја дели својата табела на вистинитост со логичката функција НИТИ.

Сега, ќе ги ставиме двете порти, што ги создадовме досега, заедно за да произведеме порта ИЛИ. Запомнете, НИТ се залага за НЕ ИЛИ; така што, ако превртиме веќе превртена порта, ќе го вратиме оригиналот. Ајде да го ставиме ова на тест за да го видиме на дело.

Пример за порта ИЛИ

Она што го направивме овде е дека ја зедовме портата NOR од претходно и применивме НЕ порта на излезот. Како што покажавме погоре, портата НЕ ќе земе вредност 1 и ќе излезе 0, а портата НЕ ќе земе вредност од 0 и ќе излезе 1.

Ова ќе ги земе вредностите на портата NOR и ќе ги конвертира сите 0 во 1 и 1 во 0. Така, табелата на вистинитост ќе биде како што следува:

Табела на вистината на портата НИЛИ и портата ИЛИ

Ако сакате повеќе да вежбате за тестирање на овие порти, слободно пробајте ги самите горенаведените вредности и уверете се дека портата дава еквивалентни резултати!

Пример за NAND порта

Тврдам дека ова е порта NAND, но ајде да ја тестираме табела за вистинитост на оваа порта за да утврдиме дали навистина е порта NAND.

Кога A е 0 и B е 0, pMOS на A ќе произведе 1, а nMOS на A ќе произведе 0; така, оваа порта ќе произведе логична 1 бидејќи е поврзана со изворот со затворено коло и исклучена од земјата со отворено коло.

Кога A е 0 и B е 1, pMOS на A ќе произведе 1, а nMOS на A ќе произведе 0; така, оваа порта ќе произведе логична 1 бидејќи е поврзана со изворот со затворено коло и исклучена од земјата со отворено коло.

Кога A е 1 и B е 0, pMOS на B ќе произведе 1, а nMOS на B ќе произведе 0; така, оваа порта ќе произведе логична 1 бидејќи е поврзана со изворот со затворено коло и исклучена од земјата со отворено коло.

Кога A е 1 и B е 1, pMOS на A ќе произведе 0, а nMOS на A ќе произведе 1; така, мора да ги провериме и pMOS и nMOS на B. PMOS на B ќе произведе 0, а nMOS на B ќе произведе 1; така, оваа порта ќе произведе логична 0 бидејќи е исклучена од изворот со отворено коло и поврзана со земјата со затворено коло.

Табелата на вистинитост е како што следува:

Табела на вистината на горната порта.

Во меѓувреме, табелата на вистинитост на логичката функција NAND е како што следува:

Така, потврдивме дека ова е, навистина, порта NAND.

Сега, како да изградиме И порта? Па, ние ќе изградиме И порта на ист начин како што изградивме ИЛИ порта од НИЛИ порта! Ќе прикачиме инвертер!

Пример за AND порта

Бидејќи сè што направивме е примена на функцијата НЕ на излезот на портата NAND, табелата за вистинитост ќе изгледа вака:

Комплетна табела на вистината на И и NAND

Повторно, ве молиме проверете за да бидете сигурни дека тоа што ви го кажувам е вистина.

Денес, опфативме што се pMOS и nMOS транзистори, како и како да ги искористиме за изградба на посложени структури! Се надевам дека го најдовте овој блог информативен. Ако сакате да ги прочитате моите претходни блогови, ќе ја најдете листата подолу.

Остави порака 

Список со пораки