Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Κυκλώματα CMOS Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Διδάσκουσα: Μαρία Κ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Κυκλώματα CMOS Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Διδάσκουσα: Μαρία Κ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κυκλώματα CMOS Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ

2 Απρ-15 MKM - 2Κυκλώματα CMOSΠερίληψη Κυκλώματα CMOS Κυκλώματα CMOS Τρανζίστορ και μοντέλα διακόπτη Τρανζίστορ και μοντέλα διακόπτη Δίκτυα CMOS Δίκτυα CMOS Δίκτυα σε σειρά Δίκτυα σε σειρά Παράλληλα δίκτυα Παράλληλα δίκτυα Πλήρως συμπληρωματικά CMOS Πλήρως συμπληρωματικά CMOS Αντιστροφέας CMOS Αντιστροφέας CMOS CMOS NAND και CMOS NOR CMOS NAND και CMOS NOR Σύνθετες πύλες CMOS Σύνθετες πύλες CMOS Πύλες μετάδοσης CMOS Πύλες μετάδοσης CMOS CMOS Three-state Buffer CMOS Three-state Buffer

3 Απρ-15 MKM - 3Κυκλώματα CMOS Υλοποίηση λογικών πυλών και άλλων δομών χρησιμοποιώντας τεχνολογία CMOS. Υλοποίηση λογικών πυλών και άλλων δομών χρησιμοποιώντας τεχνολογία CMOS. Βασικό στοιχείο: τρανζίστορ Βασικό στοιχείο: τρανζίστορ Υπάρχουν 2 τύποι τρανζίστορ: Υπάρχουν 2 τύποι τρανζίστορ: n-κανάλι (n-channel): τρανζίστορ nMOS n-κανάλι (n-channel): τρανζίστορ nMOS p-κανάλι (p-channel): τρανζίστορ pMOS p-κανάλι (p-channel): τρανζίστορ pMOS Ο τύπος εξαρτάται από τα υλικά του ημιαγωγού που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίηση του τρανζίστορ (πέραν των στόχων του μαθήματος…). Ο τύπος εξαρτάται από τα υλικά του ημιαγωγού που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίηση του τρανζίστορ (πέραν των στόχων του μαθήματος…). Μοντελοποιούμε την συμπεριφορά του τρανζίστορ σε λογικό επίπεδο για να μπορέσουμε να μελετήσουμε τη συμπεριφορά κυκλωμάτων CMOS  Θεωρούμε τα τρανζίστορ pMOS και nMOS ως διακόπτες. Μοντελοποιούμε την συμπεριφορά του τρανζίστορ σε λογικό επίπεδο για να μπορέσουμε να μελετήσουμε τη συμπεριφορά κυκλωμάτων CMOS  Θεωρούμε τα τρανζίστορ pMOS και nMOS ως διακόπτες.

4 Απρ-15 MKM - 4Κυκλώματα CMOS nMOS FET (Field-Effect Transistor)

5 Απρ-15 MKM - 5Κυκλώματα CMOS Τρανζίστορ CMOS ως διακόπτες 3 άκρα (terminals) στα τρανζίστορ CMOS:  G: Πύλη (Gate)  D: Ακροδέκτης MOSFET (Drain)  S: Πηγή (Source) nMOS τρανζίστορ/διακόπτης X=1, διακόπτης κλείνει (ON) X=0, διακόπτης ανοίγει (OFF) pMOS τρανζίστορ/διακόπτης X=0, διακόπτης κλείνει (ON) X=1, διακόπτης ανοίγει (OFF)

6 Απρ-15 MKM - 6Κυκλώματα CMOS Δίκτυα διακόπτων Χρησιμοποιούμε διακόπτες για τη δημιουργία δικτύων που αναπαριστάνουν λογικά κυκλώματα CMOS. Χρησιμοποιούμε διακόπτες για τη δημιουργία δικτύων που αναπαριστάνουν λογικά κυκλώματα CMOS. Για να υλοποιήσουμε μια συνάρτηση F, δημιουργούμε ένα δίκτυο έτσι ώστε να υπάρχει ένα μονοπάτι δια μέσου του δικτύου όταν το F = 1, και να μην υπάρχει όταν το F = 0. Για να υλοποιήσουμε μια συνάρτηση F, δημιουργούμε ένα δίκτυο έτσι ώστε να υπάρχει ένα μονοπάτι δια μέσου του δικτύου όταν το F = 1, και να μην υπάρχει όταν το F = 0. Δύο βασικές δομές: Δύο βασικές δομές: Τρανζίστορ σε σειρά Τρανζίστορ σε σειρά Παράλληλα τρανζίστορ Παράλληλα τρανζίστορ

7 Απρ-15 MKM - 7Κυκλώματα CMOS Τρανζίστορ σε Σειρά/Παράλληλα παράλληλο nMOSnMOS σε σειρά X Y a b X:X Y:Y a b pMOS σε σειρά X Y a b X:X’ Y:Y’ a b υπάρχει μονοπά- τι μεταξύ των σημείων a και b εάν Χ και Y είναι 1  XY υπάρχει μονοπά- τι μεταξύ των σημείων a και b εάν το Χ και Y είναι 0  X’Y’ υπάρχει μονοπά- τι μεταξύ των σημείων a και b εάν το X ή το Y είναι 1  X+Y X Y b a X:XY:Y b a παράλληλο pMOS X Y b a X:X’Y:Y’ b a υπάρχει μονοπά- τι μεταξύ των σημείων a και b εάν το X ή το Y είναι 0  X’+Y’

8 Απρ-15 MKM - 8Κυκλώματα CMOS Δίκτυα διακόπτων (συν.) Γενικά: Γενικά: 1. Το nMOS σε σειρά υλοποιεί την λογική πύλη AND 2. Το pMOS σε σειρά υλοποιεί την λογική πύλη NOR 3. Το παράλληλο nMOS υλοποιεί την λογική πύλη OR 4. Το παράλληλο pMOS υλοποιεί την λογική πύλη NAND Παρατηρήστε ότι: Παρατηρήστε ότι: Το 1 είναι ο δυϊσμός του 3, και αντίστροφα Το 1 είναι ο δυϊσμός του 3, και αντίστροφα Το 2 είναι ο δυϊσμός του 4, και αντίστροφα Το 2 είναι ο δυϊσμός του 4, και αντίστροφα

9 Απρ-15 MKM - 9Κυκλώματα CMOS Πλήρως Συμπληρωματικά CMOS Κάθε πλήρως συμπληρωματικό δίκτυο CMOS ακολουθεί τη δομή στα δεξιά. Κάθε πλήρως συμπληρωματικό δίκτυο CMOS ακολουθεί τη δομή στα δεξιά. Το κάθε ένα από τα δύο υπo- δίκτυα υλοποιεί τη συνάρτηση δυϊσμού του άλλου. Το κάθε ένα από τα δύο υπo- δίκτυα υλοποιεί τη συνάρτηση δυϊσμού του άλλου. Στατική CMOS (static CMOS): υλοποιεί την F() (όλους τους συνδυασμούς που δίνουν 1) και το συμπλήρωμά της F’() (όλους τους συνδυασμούς που δίνουν 0). Στατική CMOS (static CMOS): υλοποιεί την F() (όλους τους συνδυασμούς που δίνουν 1) και το συμπλήρωμά της F’() (όλους τους συνδυασμούς που δίνουν 0). Υπάρχει πάντα ένα μονοπάτι που οδηγεί στην έξοδο (F), είτε από την πηγή +V (λογικό 1) είτε από τη γείωση (λογικό 0). Υπάρχει πάντα ένα μονοπάτι που οδηγεί στην έξοδο (F), είτε από την πηγή +V (λογικό 1) είτε από τη γείωση (λογικό 0). Γιατί; Γιατί; Pull-up δίκτυο (τραβά από +V) Pull-down δίκτυο (τραβά από GRD)

10 Απρ-15 MKM - 10Κυκλώματα CMOS Πλήρως Συμπληρωματικά CMOS Παράδειγμα -- Αντιστροφέας X X’ F = X’ Λογικό σύμβολο X X’ F = X’ +V GRD Σχηματικό σε επίπεδο τρανζίστορ Λειτουργία:  X=1  ο διακόπτης nMOS κλείνει (pMOS παραμένει ανοικτός) και η έξοδος άγει από το GRD  F = 0  X=0  ο διακόπτης pMOS κλείνει (nMOS παραμένει ανοικτός) και η έξοδος άγει από το +V  F = 1

11 Απρ-15 MKM - 11Κυκλώματα CMOS Πλήρως ολοκληρωμένα δίκτυα CMOS Βασικές Πύλες (NOR, NAND, NOT)

12 Απρ-15 MKM - 12Κυκλώματα CMOS Πλήρως ολοκληρωμένα CMOS Γιατί τα δίκτυα pMOS είναι συνδεδεμένα στο +V και τα nMOS στο GRD? Γιατί τα δίκτυα pMOS είναι συνδεδεμένα στο +V και τα nMOS στο GRD? Τα στοιχεία pMOS είναι σχεδόν ιδανικά όταν τα διαπερνά υψηλή τάση (Η) και αδύνατα όταν τα διαπερνά χαμηλή τάση (L). Τα στοιχεία pMOS είναι σχεδόν ιδανικά όταν τα διαπερνά υψηλή τάση (Η) και αδύνατα όταν τα διαπερνά χαμηλή τάση (L). Τα στοιχεία nMOS είναι σχεδόν ιδανικά όταν τα διαπερνά χαμηλή τάση και αδύνατα όταν τα διαπερνά υψηλή τάση (Η). Τα στοιχεία nMOS είναι σχεδόν ιδανικά όταν τα διαπερνά χαμηλή τάση και αδύνατα όταν τα διαπερνά υψηλή τάση (Η). Η δομή του CMOS εξασφαλίζει την παραμονή των τιμών των διαφόρων σημάτων στα κατάλληλα υψηλά και χαμηλά λογικά επίπεδα, όταν μεταδίδονται δια μέσω του δικτύου και φθάνουν στην έξοδο. Η δομή του CMOS εξασφαλίζει την παραμονή των τιμών των διαφόρων σημάτων στα κατάλληλα υψηλά και χαμηλά λογικά επίπεδα, όταν μεταδίδονται δια μέσω του δικτύου και φθάνουν στην έξοδο.

13 Απρ-15 MKM - 13Κυκλώματα CMOS Πλήρως ολοκληρωμένα δίκτυα CMOS Σύνθετες Πύλες (Complex Gates) Δεδομένης μιας συνάρτησης F(): 1. Βρείτε και απλοποιήστε την F’(). Βεβαιωθείτε ότι θα προχωρήσετε μέχρι που τα συμπληρώματα να φτάσουν στο επίπεδο παραγόντων (literal). 2. Υλοποιήστε την F’() σαν ένα nMOS δίκτυο και ακολούθως συνδέστε το με το GRD και την έξοδο F()  δίκτυο pull-down 3. Βρείτε το δυϊσμό της F’(), υλοποιήστε την ως ένα pMOS δίκτυο και ακολούθως συνδέστε το με το +V και την έξοδο F()  δίκτυο pull-up 4. Συνδέστε τις εισόδους σε κάθε ένα από τα δίκτυα pull- up και pull-down.

14 Απρ-15 MKM - 14Κυκλώματα CMOS Πλήρως ολοκληρωμένα δίκτυα CMOS Σύνθετες Πύλες - Παράδειγμα F = AB’+AC+BC’

15 Απρ-15 MKM - 15Κυκλώματα CMOS Πύλη Μετάδοσης CMOS

16 Απρ-15 MKM - 16Κυκλώματα CMOS MUX 2-εισόδων και XOR με πύλες μετάδοσης CMOS MUX (= multiplexer) = Πολυπλέκτης: Επιλέγει να περάσει την τιμή μίας από τις εισόδους βάση της τιμής του C


Κατέβασμα ppt "Κυκλώματα CMOS Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Διδάσκουσα: Μαρία Κ."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google