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现在我们开始进入到门电路的学习当中来,由于没有学过电路原理以及模电课程,所以理解起来比较困难,但也算是在跌跌撞撞中收获了一些知识,如有错误,还希望各位能够及时提出!
在学习门电路的过程中,我们首先需要认识一个东西,叫做PN结,这个东西在后面的过程中是我们的核心知识,所以我们先来介绍一下PN结到底是怎么回事!
关于PN结,是在模电课程中重点学习的,而我没有学过模电,就在网上找到一个科普视频,讲解的特别清晰,内容深度也符合我们的需求,在补完模电课程之后,我还是想要借助这个视频来讲解一下PN结,因为谁不喜欢动画式的知识点讲解呢!
【硬件科普】带你认识CPU第00期——什么是MOSFET_哔哩哔哩_bilibili
UP主讲解的特别清晰,所以我们也就不做过多的介绍了,大家了解了PN结以及MOS管的基本知识就行! 这只是我们的基础,也是我们的开胃小菜,接下来,我们就要开始深入我们的门电路、二极管以及MOS管了!
实现基本运算、复合运算的单元电路,如与门、与非门、或门等等。
门电路中以高低电表示逻辑状态的1、0。
高电平为1,低电平为0。
高电平为0,低电平为1。
这里主要注意三个点
所以就出现了矛盾,我们在后面去解决这个矛盾。
当我们把二极管当成上面电路的开关,给二极管高电平,相当于开关断开,给二极管低电平,相当于开关闭合,所以表现为一种跟随状态,就是给二极管高电平,输出高电;给二极管低电平,输出低电平。
通过这样的电路连接,我们就可以得到一个与门。
电阻接地,我们就得到了或门。
缺点
MOS管
MOS管这部分知识在视频里也讲解过, 这个地方和视频里是一样的,我觉得视频更加生动形象,哈哈哈! 英语好的同学也可以康康下面的介绍。
类型
就是N沟道增强型和 P沟道增强型,一个是正向电场形成沟道,一个是反向电压形成沟道。看有没有空心小圆圈就行。
NMOS
电压低时不形成沟道,相当于开关断开,电压在一定范围内,是线性增长,后面因为有夹断(横向电场导致的),就基本饱和了。(可能是传输的时候出了问题,在平板上字迹不是这样的)。
PMOS
与NMOS类似 。
CMOS
CMOS在视频也有所介绍,就是两个MOS合在一起,C就是(Complementary)。
其实大概就是视频里的那样,具体可以看看下面的介绍。
哈哈,大家还记得我们之前说过开关电路的一个矛盾吗?就是关于上拉的阻值,我们不能很好的找到一个合适的值,所以,我们现在采用一种互补的逻辑去实现开关电路,那就是CMOS。
最后,我们可以得到CMOS的电压特性 ,如图所示,我们在后面会详细介绍。
电压特性的话,我们需要关注一下中间那部分,其实两个MOS管都有所导通,并且中间部分是二分之一VDD。 电流特性,注意在低压或者高压的时候,其实电流特别小,但是在中间部分,有电流,这也是功耗产生的原因,后面我们还会进行分析。
这个地方比较难以理解,我们着重来讲解一下。
具体分析思想是类似的,就不再讲解。
主要是电阻以及电容导致的延迟,了解一下就好,数电书对这个介绍也比较少。
总功耗 = 动态功耗PD + 静态功耗PS
导通功耗
负载功耗
电容功耗
总结
好了,关于门电路的知识我们先介绍到这,我后面还会继续更新学习笔记!