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Elettronica digitale
Elettronica digitale Logica CMOS statica complementare Andrea Bevilacqua U NIVERSIT À DI PADOVA a.a 2008/09 Elettronica digitale – p. 1/13 Introduzione • In questa lezione vedremo come realizzare a livello di transistor una qualsiasi funzione logica sfruttando quanto visto a proposito della porta logica elementare NOT. • Lettura: (R) 6.1, 6.2.0, 6.2.1 Elettronica digitale – p. 2/13 Caratteristiche generali • In ogni istante, eccetto durante le commutazioni, l’uscita di ciascuna porta logica è connessa a VDD o a massa (0 V) tramite un percorso a bassa impedenza • Le uscite delle porte logiche assumono sempre i valori logici della funzione booleana che il circuito realizza, eccetto durante le commutazioni • Trascurando le correnti di perdita il consumo statico di potenza è nullo Elettronica digitale – p. 3/13 Concetti fondamentali 1/2 • La rete di pull-up (PUN) connette l’uscita a VDD quando F=‘1’ • La rete di pull-down (PDN) connette l’uscita a 0 V quando F=‘0’ Elettronica digitale – p. 4/13 Concetti fondamentali 2/2 • PUN e PDN sono complementari e mutuamente esclusive: una sola è accesa per ogni configurazione degli ingressi Elettronica digitale – p. 5/13 NMOS in serie/parallelo • Pensiamo agli NMOS come switch che si chiudono (conducono) quando il gate è a VDD A B A B • Una serie di 2 NMOS conduce se A · B = 1 • Un parallelo di 2 NMOS conduce se A + B = 1 Elettronica digitale – p. 6/13 PMOS in serie/parallelo • Pensiamo ai PMOS come switch che si chiudono (conducono) quando il gate è a 0 V A B A B • Una serie di 2 PMOS conduce se A · B = A + B = 1 • Un parallelo di 2 PMOS conduce se A + B = A · B = 1 Elettronica digitale – p. 7/13 Passaggio di ‘0’ e ‘1’ • Gli NMOS conducono “zero forti” mentre i PMOS conducono “uno forti” • Uso solo NMOS per PDN e solo PMOS per PUN Elettronica digitale – p. 8/13 Porte logiche complementari • De Morgan ci dice che PUN e PDN sono duali cioè connessione in parallelo di transistor nella PUN corrisponde a connessione serie di transistor nella PDN e viceversa • Quindi è sufficiente realizzare la PDN utilizzando l’analogia fra AND e connessione serie e OR e connessione parallelo di NMOS e poi creare la PUN sfruttando la dualità • Le porte logiche così realizzate sono invertenti • Il numero di transistor richiesti per realizzare una porta con N ingressi è 2N Elettronica digitale – p. 9/13 Esempio: porta NAND Elettronica digitale – p. 10/13 Esempio: porta NOR Elettronica digitale – p. 11/13 Esempio: una porta più complessa Elettronica digitale – p. 12/13 Realizzazione di una porta logica Elettronica digitale – p. 13/13
