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  1. 2015.11.10 cmos nand, nor, and
  2. 2015.11.10 cmos inverter
  3. 2015.10.23 floating / pull up / pull down

cmos nand, nor, and

analog 2015. 11. 10. 21:43

NAND and NOR are preferred because they are smaller and use less power in a CMOS process than equivalent AND or OR gates. NAND and NOR gates can be created with 4 transistors, while AND/OR require 6.

An AND/OR gate is laid out in a cell library generally as a NAND/NOR followed by an inverter.

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AND Gate (OR is similar)

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Posted by bogus919
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cmos inverter

analog 2015. 11. 10. 21:40

An inverter is just a rather nonlinear amplifier. It is possible to use 'digital' inverters to build some simple analog circuits. Generally, the initial oscillation of a crystal oscillator will be very small, much too small to get to the logic-level threshold of the open-loop amplifier. So adding some feedback allows the small signal to be amplified and fed back around until it has built up large enough. Using a CMOS inverter means that no additional analog circuitry is required.

As for why the voltage is 1/2 of the rails, that involves looking at how the inverter is built. The simplest CMOS inverter is a single NMOS transistor and a single PMOS transistor, connected with the NMOS source on the ground rail, the PMOS source on the power rail, the gates tied to the input, and the drains tied to the output.

CMOS inverter

When the input is low, the NMOS will be off and the PMOS will be on, pulling the output towards the Vdd rail. When the output is high the PMOS will be off and the NMOS will be on, pulling the output towards ground. If the input and output are connected together, the circuit will attempt to settle somewhere in between. It turns out that for most CMOS chips, the transistors are built so that they are symmetrical in terms of their threshold voltages and drive strengths, so the most stable point is just about at Vcc/2. If one transistor had a higher threshold voltage or a lower drive strength, then the output would settle closer to the other transistor. The CMOS devices are designed (and the production process tuned) to make sure this is the case so that logic gates have symmetrical (or as much as possible) rise and fall times. In fact, in an inverter, the PMOS needs to be physically larger than the NMOS in order to get the same drive strength due to the physics of how the transistors work.

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Posted by bogus919
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풀업(pullup)과 풀다운(pulldown)을 알기에 앞서 플로팅(floating)에 대해 알아보자.

1. 플로팅 (floating)


 칩에 입력을 5V 또는 0V를 가한다. 하지만 입력을 가하지 않는 경우는 칩 자체에서는 5V를 입력하였는지 1V를 입력하였는지 모른다. 이런 문제에 의하여 오작동이 발생할 수 있다. 이런 상태를 플로팅되었다라고 한다. 플로팅 상태는 잡음에 매우 취약해지므로 시스템이 불안정해진다. 이를 해결 하기 위해서 풀업 / 풀다운 저항을 사용하게 된다.

2. 풀업 저항 (Pullup resistor)


풀업 저항을 사용한다면 스위치가 열려 있을 때 칩에는 항상 5V의 전압이 가해진다. 
따라서 회로에 입력을 몰라도 항상 5V의 전압을가진 상태가 된다. 스위치를 닫는다면 그라운드 쪽으로 전류가 흐르게 되며 회로의 전압은 0V가 되며, 1을 입력한 것으로 인식하게 된다. 핀을 높은 저항에 매달아 둔다는 뜻에서 '풀 업 저항'이라 한다.


3. 풀다운 저항 (Pulldown resistor)


회로는 5V의 전압을 받으면 1로 인식하고, 0V의 전압을 받으면 0으로 인식한다. 
스위치가 열려있는 상태에서 그라운드와 연결되어 있으므로 전류가 항상 그라운드로 흐르게 되어 0V가 된다. 스위치를 닫게되면 소량의 전류가 저항을 통해 그라운드로 흘러 나가지만 많은 양의 전류가 회로(핀)로 흘러 5V가 된다. 따라서 1이 입력된 것으로 인식한다. 항상 그라운드에 묶어둔다는 의미에서 '풀 다운 저항' 이라 한다.



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Posted by bogus919
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