\section{CMOS Gatter}

High Pegel ''H'': 0.9-0.7V \qquad Low Pegel ''L'': 0.15-0V \medskip

\begin{minipage}{0.48\linewidth}
	\subsubsection{NMOS}
	\begin{center}
		\begin{circuitikz}[european]
			\node[circ, label=90:{\small $V_{DD} = 0.8 \si{\volt}$}](origin) at (0,0) {};
			\node[thick, nmos, anchor=D] (nmos1) at(0, -2) {}
			(nmos1.gate) node[anchor=east] {G}
			(nmos1.drain) node[anchor=west, yshift=-0.15cm] {D}
			(nmos1.source) node[anchor=west,yshift=+0.15cm] {S};
			\draw[thick]
			(origin)
			to[R=$R$] (0,-1.8) node[circ] (ybase) {}
			to[] (0, -2);


			\draw[thick] (nmos1.S) -- (0, -4) coordinate(gnd);

			\path[draw] (ybase) --++(right:10mm) node[point, label=0:Y] {};
			\path[draw, very thick] (-0.25, -4) -- (gnd) -- (0.25, -4);
		\end{circuitikz} \medskip

		\begin{tabular}{c|c|c}
			G & Schalter & Y \\
			\hline
			0 & offen    & 1 \\
			1 & zu       & 0
		\end{tabular}
	\end{center}
\end{minipage}
\vline
\begin{minipage}{0.48\linewidth}
	\subsubsection{PMOS}
	\begin{center}
		\begin{circuitikz}[european]
			\coordinate (gnd) at (0, -4);
			\node[circ, label=90:{\small $V_{DD} = 0.8 \si{\volt}$}] (vdd) at (0,0) {};
			\node[pmos, thick] (pmos) at (0, -1){}
			(pmos.gate) node[anchor=east] {G}
			(pmos.source) node[anchor=west,yshift=-0.15cm] {S}
			(pmos.drain) node[anchor=west, yshift=+0.15cm] {D};

			\draw[thick] (gnd)
			to[R=$R$] (0, -2)
			-- (0, -2) node[circ] (ybase) {}
			-- (pmos.D);

			\draw[thick] (pmos.S) -- (vdd);

			\path[draw] (ybase) --++(right:10mm) node[point, label=0:Y] {};
			\path[draw, very thick] (-0.25, -4) -- (gnd) -- (0.25, -4);
		\end{circuitikz} \medskip

		\begin{tabular}{c|c|c}
			G & Schalter & Y \\
			\hline
			0 & zu       & 1 \\
			1 & offen    & 0
		\end{tabular}
	\end{center}
\end{minipage} \medskip


Zustand NN: Potential an Source unbestimmt, ''free floating''


\subsection{Konstruktion von CMOS-Gatter}

CMOS-Gatter benötigen \emph{pro} Eingang 1 NMOS + 1 PMOS. \medskip

Sie bestehen aus zwei ergänzenden Schaltungsteilen:

\begin{center}
	\begin{minipage}{0.3\linewidth}
		\begin{center}
			\begin{tikzpicture}
				\node[circ, label=90:{\small $V_{DD} = 0.8 \si{\volt}$}] at (0,0) (origin) {};
				\node[draw, dotted](pmos) at(0,-0.5) {PMOS};
				\node[draw, dotted](nmos) at (0, -1.5) {NMOS};
				\coordinate(gnd) at (0, -2){};
				\draw[] (origin) -- (pmos)
				(pmos) -- (nmos)
				(nmos) -- (gnd);
				\path[draw] (0,-1) --++(right:5mm) node[fill = white] {Y};
				\path[draw, thick] (-0.25, -2) -- (gnd) -- (0.25, -2);
			\end{tikzpicture}
		\end{center}
	\end{minipage}
	\begin{minipage}{0.55\linewidth}
		\begin{flushleft}
			\begin{tabular}{l l}
				Pull-u\textcolor{red}{p} Schaltung:   & \textcolor{red}{P}MOS \\
				Pull-dow\textcolor{red}{n} Schaltung: & \textcolor{red}{N}MOS \\
			\end{tabular}
		\end{flushleft}
	\end{minipage}
\end{center}

\subsubsection{Funktionsgleichung CMOS-Gatter}

\begin{tabular}{l l l}
	Pull-Up:   & $Y_{\text{pu}} = 1$ & Eingänge Invertiert       \\
	Pull-Down: & $Y_{\text{pd}} = 0$ & Eingänge nicht Invertiert \\
\end{tabular}

\begin{center}
	\eqbox{$Y_{\text{pu}} = \overbrace{\underbrace{(\not{A} \land \not{B})}_{\text{Seriell} } \lor \not{C}}^{\text{Paralell} } \quad \Leftrightarrow \quad$
	$Y_{\text{pd}} = \overbrace{\overline{\underbrace{(A \lor B)}_{\text{Paralell} } \land C}}^{\text{Seriell} }$}

	\includegraphics[width = 0.32\textwidth]{images/pnmosDetConv.png}
\end{center}


\subsubsection{Umwandlung zwischen Pull-up und Pull-down}

\begin{enumerate}
	\item Schaltung in Parallele und Serielle Blöcke zerlegen
	\item Umwandeln: Parallele $\rightleftharpoons$ Serielle Blöcke
	\item 1),2) wiederholen bis einzelnen Transistoren übrig sind
	\item Umwandeln: PMOS $\rightleftharpoons$ NMOS
	\item Schaltungstyp entsprechend Y, GND bzw. VDD setzen
\end{enumerate} \medskip

\includegraphics[width = 0.3\textwidth]{images/PU_to_PD.jpg}
\vfill

\subsection{Zeitverhalten CMOS Gatter}

\includegraphics[width = 0.32\textwidth]{images/Laufzeit.jpg}

Durchschnittliche Verzögerung: \eqbox{$t_d = \dfrac{t_{pHL} + t_{pLH}}{2}$}