| CMOS Sayısal Lojik Evirici
|
Açık adıyla Complementary MOSFET transistör iki
enhancement MOSFET’in birleşiminden meydana gelmiştir. Bunlardan biri PMOS diğeri NMOS transistördür.
Günümüz entegre teknolojisinde en yaygın kullanılan transistör modelidir.
|
|
CMOS evirici ve basitleştirilmiş şeması
|
Devrenin Çalışması
Öncelikle iki uç durumu düşünelim. Giriş Vi
gerilimi lojik-0 seviyesinde olduğunda, yaklaşık 0 V, ve lojik-1 olduğunda,
yaklaşık VDD gerilimi kadar. Her iki durumda da, n-kanallı QN
transistörünü sürücü transistör ve p-kanallı QP transistörünü yük
transistörü olarak düşünürüz. Ancak bu durum seçimliktir ve devre tamamen
simetrik bir yapıya sahip olduğundan tersi de söz konusudur.
Aşağıdaki şekilde Vi = VDD olması
durumu ve iD-VDS karakteristik eğrisi
gösterilmiştir. VSGP < |VT| olduğundan, yük
eğrisi yaklaşık sıfır akım seviyesinde yatay bir doğru olacaktır. Çalışma
gerilimi iki eğrinin kesişim noktasında, çıkış geriliminin yaklaşık sıfır olduğu
noktada olur (10 mV’un altında). Ayrıca çalışma akımı da sıfıra yakındır. Bu
güç tüketiminin oldukça küçük olması (genellikle mikrowatt oranında) anlamına
gelir. Her nekadar çalışma gerilimi ve akımı sıfıra yakında olsa, çalışma
noktası iD-VDS karakteristik eğrisinin basamaklı
bir bölgesi üzerinde yer alır. Bu nedenle QN, bir çıkış terminali ve toprak
arasında 3-8 nolu denklem kullanılarak elde edilen bir alçak-direnç geçişi
sağlar.
|
|
Vi yüksekken CMOS eviricinin
çalışması; (a) devrenin girişi Vi=VDD (lojik-1
seviyesi); (b) çalışma noktasının grafiksel gösterimi; (b)
elektrik eşdeğer devresi.
|
Diğer uç çalışma noktası Vi = 0V olduğu durumdur ve
aşağıdaki şekilde evirici girişinin alçak olması durumunu gösterilmiştir. IDS-VDS
karakteristik eğrisinden çıkış gerilimi Vo’nun yaklaşık olarak VDD’ye
eşit olduğu ve güç tüketiminin yine diğer çalışma durumunda olduğu gibi
mikrowatlar seviyesinde olduğu anlaşılır. QP dc güç kaynağı VDD
ve çıkış terminali arasında bir alçak-direnç geçişi sağlar.
|
|
Vi sıfırken CMOS eviricinin çalışması; (a) devrenin girişi Vi=0 (lojik-0 seviyesi); (b)
çalışma noktasının grafiksel gösterimi; (b) elektrik eşdeğer devresi
|
Apletin İncelenmesi
Aşağıdaki aplette CMOS'un 5 farklı çalışma bölgesinde çalıştırılması
gösterilmiştir. CMOS'un giriş ucuna farenin sol tuşuyla tıklamak
suretiyle sırasıyla bu çalışma bölgelerinden birine girilir.
Sağ tuşa tıklandığında ise ters yönde ilerlenir. CMOS'un
karaktesitik eğrisi üzerinden o andaki çıkış durumu
izlenmektedir. CMOS'un tehlikeli çalışma bölgesi olarak kabul
edilen, girişin VT (Eşik GErilimi-Thresold Voltage) kadar olduğu
durumda kısa devre olmaktadır. Bu durumda PMOS ve NMOS'un her
ikisi de iletime geçer ve kaynak (VDD) ile toprak (GND) arasında kısa
devre meydana gelir. CMOS'un bu beş farklı çalışma bölgesinden
her biri ayrı bir renk ile gösterilmiştir.
|
Bu bölümde JAVA Apleti vardır. Apleti oynatabilmek için Google Chrome Tarayıcınızın "Extensions" kısmından CheerpJ eklentisinin çalıştırılması gerekir.
[-CheerpJ Applet Runner -]
|
|
|
|
|