V V V VV

TEMA 3. FAMILIAS LÓGICAS CMOS
INTRODUCCIÓN
MODELOS MATEMÁTICOS BÁSICOS
D
+
NMOS
G
CORTE
VGS < VTn
+
VGS _
I DS = 0
VDS
_
IDS
S
LINEAL (OHMICA)
VGS ≥ VTn
VDS < VGS − VTn
I DS
2
º
VDS
§W · ª
= K n ¨ ¸ «(VGS − VTn )VDS −
»
2 ¼
© L ¹n ¬
SATURACIÓN
VGS ≥ VTn
VDS ≥ VGS − VTn
I DS =
Kn  W 2
 (VGS − VTn )
2  L n
V +
_ SG
PMOS
G
CORTE
VSG < VTp
I SD = 0
S
+
VSD
_
D
LINEAL (OHMICA)
VSG ≥ VTp
VSD < VSG − VTp
I SD
2
º
VSD
§W · ª
= K p ¨ ¸ «(VSG − VTp )VSD −
»
2 ¼
© L ¹p ¬
SATURACIÓN
VSG ≥ VTp
VSD ≥ VSG − VTp
I SD =
K p W 2
 (VSG − VTp )
2  L p
ISD
TECNOLOGÍA CMOS
Es la más usada, debido sobretodo a su poco consumo y su alta densidad de
empaquetamiento.
Cualquier circuito CMOS consta de un transistor MOS de canal N y un
MOS de canal P, ambos de acumulación o enriquecimiento, que se
complementan (Complementary MOS).
Ambos transistores deben tener resistencias equivalentes parecidas, esto
implica que:
VTn ≅ VTp
y
W 
W 
Kn   = K p  
 L n
 L p
además, de que ambos transistores tengan la misma tensión de puerta.
EL INVERSOR CMOS
Es la estructura básica de la tecnología CMOS.
VDD
MP
Vi
PULL-UP / LOAD / CARGA
Vo
MN
PULL-DOWN / DRIVER / EXCITADOR
CARACTERÍSTICA DE TRANSFERENCIA
Para el transistor NMOS VGS = Vi y VDS = Vo
Así: si Vi < VTn ⇒ CORTE
si Vi ≥ VTn
y Vo < Vi - VTn ⇒ LINEAL
si Vi ≥ VTn
y Vo ≥ Vi - VTn ⇒ SATURACIÓN
Para el transistor PMOS VSG = VDD -Vi y VSD = VDD - Vo
Así: si VDD -Vi < VTp ⇒ Vi > VDD -VTp ⇒ CORTE
si VDD -Vi ≥ VTp ⇒ Vi ≤ VDD -VTp
y VDD - Vo < VDD -Vi - VTp ⇒ Vo > Vi +VTp ⇒ LINEAL
si VDD -Vi ≥ VTp ⇒ Vi ≤ VDD -VTp
y VDD - Vo ≥ VDD -Vi - VTp ⇒ Vo ≤ Vi +VTp ⇒ SATURACIÓN
Superponiendo ambas:
Vo
I
II
III
IV
V
Vi
Transistor
NMOS
PMOS
–VTp
VTn
VDD –VTp
VDD
I
OFF
LIN
Región de operación
II
III
SAT
SAT
LIN
SAT
IV
LIN
SAT
V
LIN
OFF
PUERTAS LÓGICAS CMOS
PUERTA NOR
PUERTA NAND
VDD
VDD
F=A⋅B
A
B
F=A+B
B
A
LLAVE DE TRANSMISIÓN
C
C
V(0) [V(1)]
C
A
B
A
B
A
B
V(1)
C
V(1) [V(0)]
C
Estructura
Símbolo
C
Funcionamiento
Puerta EX-OR
Como las entradas de la llave de
transmisión están invertidas si A=0
transmite y si A=1 no se transmite:
A
B
f
Si A=0 f=B
F = AB + AB = A⊕B
Si A=1 f=B
A
CARACTERÍSTICAS DE LAS FAMILIAS CMOS
COMPARACIÓN ENTRE FAMILIAS LÓGICAS