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TeX

\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{$t_d = \dfrac{t_{pHL} + t_{pLH}}{2}$}