Elettronica dei Sistemi Digitali Sintesi di porte logiche combinatorie fully CMOS

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1 Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS Vlntino Lirli Diprtimnto di Tnologi dll Informzion Univrsità di Milno, Crm -mil: lirli Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 1 Port logih full CMOS (1/6) Esrizio 1: Disgnr lo shm di un iruito full CMOS h riv in ingrsso un prol digitl quttro it X = ( ) fornis in usit un it = 1 qundo l ingrsso X è l odifi inri di un ifr diml omprs tr 0 9, = 0 in so ontrrio. Mpp di Krnugh (in piolo, i numri in s 10): (0) 10 1 (1) 10 1 (3) 10 1 (2) (4) 10 1 (5) 10 1 (7) 10 1 (6) (12) 10 0 (13) 10 0 (15) 10 0 (14) (8) 10 1 (9) 10 1 (11) 10 0 (10) 10 0 Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 2 1

2 Port logih full CMOS (2/6) Mpp di Krnugh: Ossrvndo gli zri nll mpp, si riv: = = = = 3 ( ) Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 3 Port logih full CMOS (3/6) Mpp di Krnugh: In modo nlogo, ossrvndo gli uni nll mpp, si riv: = h è l funzion dul di = 3 ( ). Pull-up pull-down sono duli; l ingrsso 0 è ininflunt. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 4 2

3 Port logih full CMOS (4/6) Dll funzion = 3 ( ) si riv il pull-down (l prt di trnsistori NMOS): prodotto logio (AND) ollgmnto in sri somm logi (OR) ollgmnto in prlllo Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 5 Port logih full CMOS (5/6) Nllo stsso modo, dll funzion = si riv il pull-up (l prt di trnsistori PMOS), h è dul risptto l pull-down Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 6 3

4 Port logih full CMOS (6/6) Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 7 Port logih simmtrih (1/4) Esrizio 2: Disgnr lo shm di un iruito full CMOS h riv in ingrsso tr it (,,) fornis ll usit il it h si prsnt in ingrsso il mggior numro di volt (disor mggiornz): = 0 s {,,} = {0,0,0} oppur {,,} = {0,0,1} = 1 s {,,} = {0,1,1} oppur {,,} = {1,1,1} Mpp di Krnugh: Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 8 4

5 Port logih simmtrih (2/4) Tll dll vrità: L tll dll vrità è simmtri, prhé smindo 1 0 rimn ugul sé stss. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 9 Port logih simmtrih (3/4) Il iruito disor mggiornz non è un port lmntr CMOS, prhé non è invrtnt isogn gnrr mttr in st un invrtr Un possiil rlizzzion minim dl pull-down è: () = (+) + fr l possiili rlizzzioni dl pull-up è: = (+) + Un funzion ooln simmtri può ssr rlizzt on un iruito CMOS vnt pull-up pull-down simmtrii, oltr h on pull-up pull-down duli. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 10 5

6 Port logih simmtrih (4/4) Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 11 Shmi quivlnti Qundo un funzion logi può ssr rlizzt on più shmi, si prfris qullo on il minor numro di trnsistori in sri tr usit, tr usit GND. 2 PMOS tr 3 PMOS tr Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 12 6

7 Port logih tri-stt (1/5) Qundo du o più port logih hnno l usit ollgt l mdsimo filo ( us ), l mssimo un sol dll port logih può ssr ttiv portr il filo l vlor logio dll propri usit; tutt l ltr port logih dvono ssr nll ondizion di lt impdnz (Z), ioè on pull-up pull-down ntrmi spnti. Un port logi tri-stt h tr modi di fuzionmnto: pull-down so, pull-up spnto usit 0 pull-down spnto, pull-up so usit 1 pull-down spnto, pull-up spnto usit in lt impdnz (Z) Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 13 Port logih tri-stt (2/5) Esrizio 3: Disgnr lo shm di un invrtr tri-stt h riv, oltr l it di ingrsso, un it di nl. L usit dv ssr in lt impdnz ( = Z) qundo = 0, mntr dv ssr = qundo = 1. Tll dll vrità: 0 0 Z Z Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 14 7

8 Port logih tri-stt (3/5) Nll invrtr tri-stt pull-down pull-up NON sono duli: il pull-down dv ssr so qundo = 1 d = 1 il pull-up dv ssr so qundo = 0 d = 1 (ioè = 0) Oorr un invrtr pr gnrr il sgnl h dv pilotr il pull-up. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 15 Port logih tri-stt (4/5) Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 16 8

9 Port logih tri-stt (5/5) Un ltr possiil soluzion è il iruito: in ui l norml invrtr CMOS vin mss in st un oppi di trnsistori MOS pilotti di sgnli opposti d. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 17 Intrruttori CMOS (1/2) L oppi di trnsistori MOS pilotti di sgnli opposti d si omport d intrruttor: qundo = 1 (d = 0) ntrmi i trnsistori MOS sono si, quindi = ; qundo = 0 (d = 1) ntrmi i trnsistori MOS sono spnti, quindi è isolto d. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p. 18 9

10 Intrruttori CMOS (2/2) Com intrruttor, si us un oppi di trnsistori MOS omplmntri nzihé un solo trnsistor, prhé: il trnsistor NMOS ondu n qundo = 1 = 0; il trnsistor PMOS ondu n qundo = 0 = 1. Inftti, qusti sono i si in ui l tnsioni v GS di du trnsistori hnno il mssimo vlor ssoluto. Elttroni di Sistmi Digitli Sintsi di port logih omintori full CMOS p