PMOS ve NMOS Transistörler

Mikroişlemciler transistörlerden yapılmıştır. Özellikle, MOS transistörlerinden yapılmıştır. MOS, Metal-Oxide Semiconductor'ın kısaltmasıdır. İki tip MOS transistörü vardır: pMOS (pozitif-MOS) ve nMOS (negatif-MOS). Her pMOS ve nMOS, üç ana bileşenle donatılmış olarak gelir: kapı, kaynak ve tahliye.

Bir pMOS ve bir nMOS'un nasıl çalıştığını doğru bir şekilde anlamak için önce bazı terimleri tanımlamak önemlidir:

kapalı devre: Bu, elektriğin kapıdan kaynağa aktığı anlamına gelir.

açık devre: Bu, elektriğin kapıdan kaynağa akmadığı anlamına gelir; daha ziyade, kapıdan kanalizasyona elektrik akıyor.

Bir nMOS transistörü ihmal edilemez bir voltaj aldığında, kaynaktan tahliyeye olan bağlantı bir tel görevi görür. Elektrik, kaynaktan tahliyeye engellenmeden akacaktır - buna kapalı devre denir. Öte yandan, bir nMOS transistörü 0 volt civarında bir voltaj aldığında, kaynaktan drenaja olan bağlantı kopacak ve bu açık devre olarak anılacaktır.

Bir nMOS transistör örneği

p-tipi transistör, n-tipi transistöre tam olarak ters çalışır. Gerilim ihmal edilemez olduğunda nMOS kaynakla kapalı devre oluştururken, gerilim ihmal edilemez olduğunda pMOS kaynakla açık devre oluşturacaktır.

Bir pMOS transistör örneği

Yukarıda gösterilen pMOS transistörünün görüntüsünde görebileceğiniz gibi, bir pMOS transistörü ile bir nMOS transistörü arasındaki tek fark, kapı ile birinci çubuk arasındaki küçük dairedir. Bu daire, değeri voltajdan tersine çevirir; bu nedenle, geçit 1 değerinde bir voltaj temsilcisi gönderirse, evirici 1'i 0'a değiştirecek ve devrenin buna göre çalışmasına neden olacaktır.

pMOS ve nMOS, her ikisini de tek bir dev MOS devresinde birleştirdiğimizde, zıt bir şekilde - tamamlayıcı bir şekilde - çalıştığından, tamamlayıcı metal oksit yarı iletkeni anlamına gelen bir cMOS devresi olarak adlandırılır.

MOS Devrelerini Kullanmak

GATES adı verilen daha karmaşık yapılar, daha spesifik olarak: mantık kapıları oluşturmak için pMOS ve nMOS devrelerini birleştirebiliriz. Tıklayarak bulabileceğiniz önceki blogda bu mantıksal işlevler kavramını ve bunlarla ilişkili doğruluk tablolarını zaten tanıtmıştık. okuyun.

Kaynağa bağlanan bir pMOS transistörü ve toprağa bağlanan bir nMOS transistörü takabiliriz. Bu bizim ilk cMOS transistör örneğimiz olacak.

NOT kapısı örneği

Bu cMOS transistörü, mantıksal DEĞİL işlevine benzer bir şekilde hareket eder.

DEĞİL doğruluk tablosuna bir göz atalım:

doğruluk tablosu DEĞİL

NOT doğruluk tablosunda, her giriş değeri: A ters çevrilir. Yukarıdaki devreye ne olur?

Girdinin 0 olduğunu düşünelim.

0 gelir ve kabloyu hem pMOS'a (üstte) hem de nMOS'a (altta) hem yukarı hem de aşağı gider. 0 değeri pMOS'a ulaştığında 1'e ters çevrilir; bu nedenle, kaynağa bağlantı kapatılır. Bu, toprağa (drenaj) bağlantı da kapalı olmadığı sürece 1 mantıksal değeri üretecektir. Transistörler tamamlayıcı olduğundan, nMOS transistörünün değeri tersine çevirmeyeceğini biliyoruz; bu nedenle, 0 değerini olduğu gibi alır ve - bu nedenle - toprağa (drenaj) açık bir devre oluşturur. Böylece kapı için 1 mantıksal değeri üretilir.

0'lık bir IN değeri, 1'lik bir OUT değeri üretir

IN değeri 1 ise ne olur? Yukarıdakiyle aynı adımları izleyerek, 1 değeri hem pMOS'a hem de nMOS'a gönderilir. Değer pMOS tarafından alındığında, değer 0'a çevrilir; bu nedenle, KAYNAK ile bağlantı açıktır. Değer nMOS tarafından alındığında, değer tersine çevrilmez; bu nedenle, değer 1 olarak kalır. nMOS tarafından 1 değeri alındığında, bağlantı kapatılır; bu nedenle, toprağa bağlantı kapatılır. Bu mantıksal bir 0 değeri üretecektir.

1'lik bir IN değeri, 0'lık bir OUT değeri üretir.

İki girdi/çıktı setini bir araya getirmek şu sonuçları verir:

NOT kapısı için Doğruluk Tablosu.

Bu doğruluk tablosunun, mantıksal DEĞİL işlevinin ürettiği tabloyla tamamen aynı olduğunu görmek oldukça kolaydır. Bu nedenle, bu bir DEĞİL kapısı olarak bilinir.

Bu iki basit transistörü daha karmaşık yapılar yapmak için kullanabilir miyiz? Kesinlikle! Ardından, bir NOR kapısı ve bir OR kapısı inşa edeceğiz.

NOR kapısına bir örnek

Bu devre, üstte iki pMOS transistörü ve altta iki nMOS transistörü kullanır. Yine, nasıl davrandığını görmek için geçidin girişine bakalım.

A 0 ve B 0 olduğunda, bu kapı pMOS transistörlerine ulaştıklarında her iki değeri de 1'e çevirecektir; ancak, nMOS transistörlerinin her ikisi de 0 değerini koruyacaktır. Bu, geçidin 1 değerini üretmesine yol açacaktır.

A 0 ve B 1 olduğunda, bu kapı pMOS transistörlerine ulaştıklarında her iki değeri de tersine çevirecektir; yani, A 1'e, B ise 0'a değişecektir. Bu, kaynağa götürmez; çünkü her iki transistör de girişi kaynağa bağlamak için bir kapalı devre gerektirir. nMOS transistörleri değerleri tersine çevirmez; bu nedenle, A ile ilişkili nMOS bir 0 üretecek ve B ile ilişkili nMOS bir 1 üretecektir; bu nedenle, B ile ilişkili nMOS, toprağa kapalı bir devre üretecektir. Bu, geçidin 0 değerini üretmesine yol açacaktır.

A 1 ve B 0 olduğunda, bu kapı pMOS transistörlerine ulaştıklarında her iki değeri de tersine çevirecektir; yani, A 0'a ve B'ye 1'e değişecektir. Bu, kaynağa götürmez; çünkü her iki transistör de girişi kaynağa bağlamak için bir kapalı devre gerektirir. nMOS transistörleri değerleri tersine çevirmez; bu nedenle, A ile ilişkili nMOS 1 üretecek ve B ile ilişkili nMOS 0 üretecektir; bu nedenle, Awill ile ilişkili nMOS, toprağa kapalı bir devre oluşturur. Bu, geçidin 0 değerini üretmesine yol açacaktır.

A 1 ve B 1 olduğunda, bu kapı pMOS transistörlerine ulaştıklarında her iki değeri de tersine çevirecektir; yani A 0'a ve B 0'a değişecektir. Bu, kaynağa yol açmaz; çünkü her iki transistör de girişi kaynağa bağlamak için bir kapalı devre gerektirir. nMOS transistörleri değerleri tersine çevirmez; bu nedenle, A ile ilişkili nMOS 1 üretecek ve B ile ilişkili nMOS 1 üretecektir; bu nedenle, A ile ilişkili nMOS ve B ile ilişkili nMOS, toprağa kapalı bir devre üretecektir. Bu, geçidin 0 değerini üretmesine yol açacaktır.

Böylece, kapının doğruluk tablosu aşağıdaki gibidir:

NOR kapısının çıktısı.

Bu arada, NOR mantıksal işlevinin doğruluk tablosu aşağıdaki gibidir:

NOR Mantıksal İşlevinin çıktısı.

Böylece doğruluk tablosunu NOR mantıksal işleviyle paylaştığı için bu geçidin bir NOR kapısı olduğunu doğruladık.

Şimdi, bir OR kapısı oluşturmak için şu ana kadar oluşturduğumuz iki kapıyı bir araya getireceğiz. Unutmayın, NOR, NOT OR anlamına gelir; yani, zaten ters çevrilmiş bir geçidi tersine çevirirsek, orijinali geri alacağız. Eylemde görmek için bunu test edelim.

VEYA kapısı örneği

Burada yaptığımız şey, NOR geçidini daha önce aldık ve çıktıya bir NOT geçidi uyguladık. Yukarıda gösterdiğimiz gibi, NOT kapısı 1 değerini alır ve 0 verir ve NOT kapısı 0 değerini alır ve 1 verir.

Bu, NOR geçidinin değerlerini alacak ve tüm 0'ları 1'lere ve 1'leri 0'lara dönüştürecektir. Böylece doğruluk tablosu aşağıdaki gibi olacaktır:

Bir NOR kapısının ve bir OR kapısının Doğruluk Tablosu

Bu kapıları test etmek için daha fazla pratik yapmak isterseniz, yukarıdaki değerleri kendiniz denemekten çekinmeyin ve geçidin eşdeğer sonuçlar verdiğini görün!

NAND kapısı örneği

Bunun bir NAND geçidi olduğunu iddia ediyorum, ancak bunun gerçekten bir NAND geçidi olup olmadığını belirlemek için bu geçidin doğruluk tablosunu test edelim.

A 0 ve B 0 olduğunda, A'nın pMOS'u 1 üretecek ve A'nın nMOS'u 0 üretecektir; dolayısıyla bu kapı kaynağa kapalı devre ile bağlı olduğundan ve toprakla bağlantısı açık devre ile kesildiğinden mantıksal 1 üretecektir.

A 0 ve B 1 olduğunda, A'nın pMOS'u 1 üretecek ve A'nın nMOS'u 0 üretecektir; dolayısıyla bu kapı kaynağa kapalı devre ile bağlı olduğundan ve toprakla bağlantısı açık devre ile kesildiğinden mantıksal 1 üretecektir.

A 1 ve B 0 olduğunda, B'nin pMOS'u 1 üretecek ve B'nin nMOS'u 0 üretecektir; dolayısıyla bu kapı kaynağa kapalı devre ile bağlı olduğundan ve toprakla bağlantısı açık devre ile kesildiğinden mantıksal 1 üretecektir.

A 1 ve B 1 olduğunda, A'nın pMOS'u 0 üretecek ve A'nın nMOS'u 1 üretecektir; bu yüzden B'nin pMOS ve nMOS'unu da kontrol etmeliyiz. B'nin pMOS'u 0 üretecek ve B'nin nMOS'u 1 üretecek; dolayısıyla bu kapı kaynaktan açık devre ile koptuğu ve toprağa kapalı devre ile bağlandığı için mantıksal bir 0 üretecektir.

Doğruluk tablosu aşağıdaki gibidir:

Yukarıdaki geçidin doğruluk tablosu.

Bu arada, NAND mantıksal işlevinin doğruluk tablosu aşağıdaki gibidir:

Böylece bunun gerçekten de bir NAND kapısı olduğunu doğruladık.

Şimdi, bir AND geçidini nasıl inşa ederiz? Pekala, bir VE kapısı inşa edeceğiz, tıpkı bir NOR kapısından bir OR kapısı inşa ettiğimiz gibi! Bir invertör ekleyeceğiz!

AND kapısı örneği

Tüm yaptığımız bir NAND geçidinin çıktısına bir NOT işlevi uyguladığından, doğruluk tablosu şöyle görünecektir:

AND ve NAND Doğruluk Tablosunu Tamamlayın

Bir kez daha, size söylediklerimin doğru olduğundan emin olmak için lütfen doğrulayın.

Bugün, pMOS ve nMOS transistörlerinin ne olduğunu ve bunların daha karmaşık yapılar oluşturmak için nasıl kullanılacağını ele aldık! Umarım bu blogu bilgilendirici bulmuşsunuzdur. Önceki bloglarımı okumak isterseniz, aşağıdaki listeyi bulacaksınız.

Mesaj bırakın 

İleti listesi