verilog学习笔记7——PMOS和NMOS、TTL电路和CMOS电路
文章目录
- 前言
- 一、PMOS和NMOS
- 1、NMOS
- 2、PMOS
- 3、增强型和耗尽型
- 4、两者面积大小
- 二、CMOS门电路
- 1、非门
- 2、与非门
- 3、或非门
- 4、线与逻辑
- 5、CMOS传输门
- 6、三态门
- 三、TTL电路
- 四、TTL电路 VS CMOS电路
- 五、数字电平
- 六、使用CMOS电路实现逻辑函数
- 1、上拉网络 PUN
- 2、下拉网络 PDN
- 3、实现逻辑表达式
前言
2023.9.7
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
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