Ich bin in einem digitalen Designbuch auf die Aussage gestoßen, dass "nMOS-Transistoren 0 gut, aber 1 schlecht passieren" und "pMOS 1 gut, aber 0 schlecht passieren".
Was genau bedeuten diese Aussagen und warum ist das so? AND=NAND->NOTUnd was ist der Grund dafür, dass UND- und ODER-Gatter nicht einfach gebildet werden können, sondern als und gebildet werden müssen OR=NOR->NOT?
Das sind eigentlich zwei voneinander unabhängige Fragen:
"nMOS-Transistoren lassen 0 gut, aber 1 schlecht durch" und "pMOS lassen 1 gut, aber 0 schlecht durch". Was genau bedeuten diese Aussagen und warum ist das so?
Ein Anreicherungs-MOSFET leitet am besten, wenn seine Gate-Spannung deutlich von der Kanalspannung abweicht. Der genaue Wert wird als „Schwellenspannung“ bezeichnet. Bei einem N-Kanal-Gerät muss das Gate positiv sein, und bei einem P-Kanal-Gerät muss das Gate negativ sein.
Die meiste Logik basiert auf einer einzigen (positiven) Versorgungsspannung, wobei „1“ durch Vcc und „0“ durch Masse repräsentiert wird. Daher kann ein N-Kanal-Gerät nur dann stark eingeschaltet werden, wenn das Gate hoch und der Kanal niedrig ("0") ist. Ein P-Kanal-Gerät kann nur dann stark leiten, wenn der Kanal hoch und das Gate auf Masse liegt, was es in Bezug auf den Kanal negativ macht.
Was ist auch der Grund, dass UND- und ODER-Gatter nicht einfach gebildet werden können, sondern als UND = NAND-> NICHT und ODER = NOR-> NICHT gebildet werden müssen?
Das grundlegende Logikelement in CMOS ist der Inverter mit einem N-Kanal-Baustein, der den Ausgang nach unten zieht, und einem P-Kanal-Baustein, der ihn hoch zieht. Sie können komplexere Logikfunktionen erstellen, indem Sie zusätzliche Geräte parallel oder in Reihe mit den grundlegenden Invertertransistoren schalten, aber in jeder Konfiguration ist der "aktive" Pegel des Ausgangs entgegengesetzt zu dem des Eingangs (der Eingänge). Um eine "positive Logik" in CMOS zu erzeugen, müssen Sie daher immer zwei Stufen haben, wobei die zweite Stufe normalerweise nur ein Inverter ist, der gute Treibereigenschaften für hohes Fanout hat.