Правила игры

From PSXDEV
Jump to: navigation, search

Contents

Правила игры

Ниже будут рассмотрены основные принципы, по которым производится изучение микросхем по технологии CMOS.

Базовые элементы

Cmos basics 1.jpg

Базовых кирпичиков не так много : это провода и транзисторы.

  • Провода (wires) соединяются с транзисторами или с питанием/землей. Когда провод подсоединен к питанию, его значение условно равно логической 1. Когда провод подсоединен к земле - его значение условно равно логическому 0. Основное правило: всё стекает на землю.
  • Транзисторы бывают двух типов: P-MOS и N-MOS. P-MOS транзистор открывается когда на его затворе находится логический 0. N-MOS транзистор открывается наоборот, когда на его затворе логическая 1. Транзисторы открываются не мгновенно, на это требуется некоторое время. Такое время называется задержкой распространения (propagation delay). Чем больше последовательно соединенных транзисторов в схеме, тем медленнее она работает (задержка распространения складывается для всех транзисторов в цепочке).
  • Иногда N-MOS транзисторы используются для отключения части схем. Такие транзисторы называются шлюзами (gates). Провод, который ни к чему не подсоединен условно принимает значение Z (обрыв).

Инвертор CMOS

Рассмотрим простейший элемент - инвертор. Этот элемент инвертирует входное значение: вместо логического 0 он выдает 1, и наоборот.

Basics inverter.jpg

Принцип работы:

  • Когда вход in=0 левый транзистор закрывается, а правый открывается и соединяет выход с 1.
  • Когда вход in=1 правый транзистор закрывается, а левый открывается и соединяет выход с 0.

Затухание сигнала

Поскольку провода обладают некоторым сопротивлением сигнал постепенно затухает. Для того чтобы усилить сигнал используются два последовательно соединенных инвертора. Но цена за усиление сигнала - увеличение задержки распространения.

Ёмкость затворов

Транзисторы могут быть использованы в качестве конденсаторов (хранителей заряда), так как затвор имеет небольшую ёмкость. В некоторых случаях это может использоваться для создания кратковременных элементов памяти (static latch), для этого применяется такая связка:

Static latch.jpg

Но такой трюк редко применяется в микросхемах CMOS (я ещё не видел).

Просто не забывайте, что у затворов есть ёмкость.