verilog学习笔记7——PMOS和NMOS、TTL电路和CMOS电路

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前言

2023.9.7

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一、PMOS和NMOS

1、NMOS

截止区：VGS<VGS(th)
放大区、恒流区

2、PMOS

缺点：使用的是负电压电源，不便于和TTL电路连接，使用的少

3、增强型和耗尽型

耗尽型：在栅极下面的二氧化硅绝缘层里面掺杂了正离子（NMOS），使得正常情况下导电沟道已经存在，需要施加负电压使得导电沟道消失

4、两者面积大小

如果把MOS管的面积增加，那么流过mos管的电流更大，速度也更快，驱动电路更强

笔试题1：PMOS和NMOS哪个面积更大

二、CMOS门电路

1、非门

2、与非门

n输入的与非门：n个pmos并联 + n个nmos串联

3、或非门

n输入或非门：n个pmos串联 + n个nmos并联

4、线与逻辑

线与：多个信号相连实现与的功能
上拉电阻：防止电流过大

5、CMOS传输门

只用一个mos管：会存在压降

用非门和CMOS传输门实现异或电路

6、三态门

三态门：既不是0，也不是1，电阻很大，相当于开路

always@(din or en)beginif(en)dout = din;elsedout = 1'bz;
end//或者assign赋值
assign dout = en ? din : 1'bz;

三、TTL电路

CMOS输出接口可以直接连TTL电路
TTL电路需要加上拉电阻接到CMOS端口

放大区：ic随着iB正比增加，系数为放大因子
饱和区：ic不再随着ib比例增加，逐渐趋于饱和
截止区：ic几乎为零

四、TTL电路 VS CMOS电路

CMOS	TTL
电压控器件	电流控器件
功耗低	功耗高
速度慢	速度快
12V、5V	0.3~3.6V

五、数字电平

Voh：保证输出为高电平的最小输出电压
Vih：保证输入为高电平的最小输入电压
Vil：保证输入为低电平的最大输入电压
Vol：保证输出为高电平的最小输出电压

大小关系：Voh > Vih > Vth > Vil > Vol

六、使用CMOS电路实现逻辑函数

参考链接：CMOS逻辑门电路

组成：NMOS下拉晶体管 + PMOS上拉晶体管组成
两个网络在变量的控制下做出相反的行为

1、上拉网络 PUN

可以等效为

Y = ~(A + B);
Y = ~(AB);
Y = ~(A + BC);

2、下拉网络 PDN

3、实现逻辑表达式

3.1 下面表达式是整体反相，因此可以用PDN来表示

PUN是变量反相

CMOS电路如下图所示：

3.2 异或门实现

分析：异或门中间既不是整体取反，也不是每个都是反变量，而是有原变量和反变量夹杂在一起

CMOS电路如下图所示：
有两个变量的输入需要增加非门，因此总共需要12个mos管实现
注意：下面的电路实现不再是对偶网络，网络对偶并不是必要条件

3.3 笔试题

Y = ~(D + A(B + C))     //这个和上面的3.1类似，属于整体反相的那种

Y = AB + ~(CD)

Y = AB + C

两种方式实现：
第一种当作整体取反，最后加个非门，这样实现门电路最少

第二种 直接根据表达式分别写出上拉和下拉网络

总结：除了同时包含原变量和反变量的时候，网络不是对称的，下面这几个都还是对偶网络