Elettronica pratica/CMOS

CMOS

"CMOS" sta per "C"complementary "Metal"-"Oxide"-"S"emiconductor. Metal-Oxide-Semiconductor fa riferimento al metodo di costruzione del componente (tecnologia FET//Field Effect Transistor//transistore ad effetto campo), e Complementary significa che il CMOS usa enttrambi i transistori cioè sia il tipo "n-MOS" che il tipo p-MOS. I progetti più datati fanno ricorso solamente a transistori del tip "n", e ci si riferisce a loro come Logiche n-MOS.

I transistori ad effetto campo del tipo n-MOS sono attivi ( conducono) quando la loro tensione in entrata è alta, mentre quelli del tipo p-MOS sono attivi quando la loro tensione è bassa.

Tutte le porte del tipo CMOS sono strutturate in due parti: la rete "pull-up" (PUN), strutturata con transistori del tipo "p" e connessa alla sorgente; e la rete "pull down" (PDN), costruita con transistori del tipo "n" e connessa a terra (pure chiamata scarico). Le due parti sono duali logicamente l'una dell'altra, cosicché se la PUN è attiva, allora la PDN è inattiva, e viceversa. In questo modo non ci può essere mai un collegamento diretto tra la sorgente e la terra (in qualsiasi condizione stazionaria).

Il maggiore vantaggio del CMOS sul n-MOS è quello che Il CMOS ha una variazione rapida sia da "alto-a-basso" sia da "basso-a-alto". I' n-MOS transita da "basso-a-alto" solo lentamente, (poiché usa un resistore al posto di un PUN), e giacché la velocità totale del circuito deve tenere conto del caso peggiore, i circuiti n-MOS risultano molto più lenti.

Porte logiche

NOT

Il circuito più semplice CMOS è la porta NOT, o invertitore. Sebbene in maniera semplificata evidenziamo la sttruttura basica della porta NOT:un ingresso che è collegato a delle reti di due transistori, un transistore tipo-p ,sollevante, collegato alla sorgente di alimentazione e un transistore tip-n ,abbassante, collegato a terra, ed una uscita che è alimentata sia dal transistore tipo-p che dal transistore tipo-n.

Quando la tensione d'ingresso è "high" (alta), il transistore tipo-b è inattivo, ed il transistore tipo-n è attivo. Ciò crea una connessione fra la terra e l'uscita della porta, che sospinge l'uscita della porta verso il "basso" (low).

Per contro, quando la tensione d'ingresso è "bassa", il transistore tipo-b è invece attivo, creando una connessione fra l'uscita e la sorgente di alimentazione , che sospinge l'uscita verso l' "alto".

Entrata	Uscita
0	1
1	0

AND

Una porta AND del tipo CMOS viene costruita pilotando una porta NOT con l'uscita di una porta NAND.

Entrata 1	Uscita 2	Uscita
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

NOR

"Capovolta" rispetto alla porta NAND, la porta NOR è ottenuta da una rete sollevante di due transistori tipo-p in serie e una rete abbassante di due transistori tipo-n in parallelo.

Entrata 1	Entrata 2	Uscita
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0