Elettronica digitale

Elettronica digitale
Logica CMOS statica complementare
Andrea Bevilacqua
U NIVERSIT À DI PADOVA
a.a 2008/09
Elettronica digitale – p. 1/13
Introduzione
• In questa lezione vedremo come realizzare a livello di
transistor una qualsiasi funzione logica sfruttando
quanto visto a proposito della porta logica
elementare NOT.
• Lettura: (R) 6.1, 6.2.0, 6.2.1
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Caratteristiche generali
• In ogni istante, eccetto durante le commutazioni,
l’uscita di ciascuna porta logica è connessa a VDD o a
massa (0 V) tramite un percorso a bassa impedenza
• Le uscite delle porte logiche assumono sempre i
valori logici della funzione booleana che il circuito
realizza, eccetto durante le commutazioni
• Trascurando le correnti di perdita il consumo statico
di potenza è nullo
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Concetti fondamentali 1/2
• La rete di pull-up (PUN) connette l’uscita a VDD
quando F=‘1’
• La rete di pull-down (PDN) connette l’uscita a 0 V
quando F=‘0’
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Concetti fondamentali 2/2
• PUN e PDN sono complementari e mutuamente
esclusive: una sola è accesa per ogni configurazione
degli ingressi
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NMOS in serie/parallelo
• Pensiamo agli NMOS come switch che si chiudono
(conducono) quando il gate è a VDD
A
B
A
B
• Una serie di 2 NMOS conduce se A · B = 1
• Un parallelo di 2 NMOS conduce se A + B = 1
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PMOS in serie/parallelo
• Pensiamo ai PMOS come switch che si chiudono
(conducono) quando il gate è a 0 V
A
B
A
B
• Una serie di 2 PMOS conduce se A · B = A + B = 1
• Un parallelo di 2 PMOS conduce se A + B = A · B = 1
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Passaggio di ‘0’ e ‘1’
• Gli NMOS conducono “zero forti” mentre i PMOS
conducono “uno forti”
• Uso solo NMOS per PDN e solo PMOS per PUN
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Porte logiche complementari
• De Morgan ci dice che PUN e PDN sono duali cioè
connessione in parallelo di transistor nella PUN
corrisponde a connessione serie di transistor nella
PDN e viceversa
• Quindi è sufficiente realizzare la PDN utilizzando
l’analogia fra AND e connessione serie e OR e
connessione parallelo di NMOS e poi creare la PUN
sfruttando la dualità
• Le porte logiche così realizzate sono invertenti
• Il numero di transistor richiesti per realizzare una
porta con N ingressi è 2N
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Esempio: porta NAND
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Esempio: porta NOR
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Esempio: una porta più complessa
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Realizzazione di una porta logica
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