4.2 Αναπαράσταση δυαδικών τιμών στα λογικά κυκλώματα

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "4.2 Αναπαράσταση δυαδικών τιμών στα λογικά κυκλώματα"

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΛΟΓΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ 4.1 Εισαγωγή Για την υλοποίηση των λογικών κυκλωμάτων χρησιμοποιήθηκαν αρχικά ηλεκτρονικές λυχνίες κενού και στη συνέχεια κρυσταλλοδίοδοι και διπολικά τρανζίστορ. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα με τα οποία κατασκευάστηκαν στην συνέχεια τα λογικά κυκλώματα περιείχαν αρχικά μικρό αριθμό λογικών πυλών. Τα πρώτα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα ήταν διπολικής τεχνολογίας, δηλαδή η κατασκευή τους βασιζόταν σε κρυσταλλοδιόδους και διπολικά τρανζίστορ. Η κατασκευή των σύγχρονων ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων βασίζεται σε τρανζίστορ τεχνολογίας MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ή MOS (Metal Oxide Semiconductor) τρανζίστορ. 4.2 Αναπαράσταση δυαδικών τιμών στα λογικά κυκλώματα Μέχρι τώρα θεωρήσαμε ότι τα λογικά κυκλώματα επεξεργάζονται τα δυαδικά ψηφία, 0 και 1. Τα πραγματικά λογικά κυκλώματα επεξεργάζονται τιμές τάσεων. Όπως δείχνεται στο σχήμα 4.1, για κάθε τεχνολογία υλοποίησης υπάρχει μία περιοχή τιμών τάσεων V H που ερμηνεύεται σαν λογικό 1 και μία περιοχή τιμών τάσεων V L μη επικαλυπτόμενη με την προηγούμενη, που ερμηνεύεται σαν λογικό 0. Με V DD συμβολίζεται η τάση τροφοδοσίας των λογικών κυκλωμάτων. Τα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα τεχνολογίας CMOS τροφοδοτούνται συνήθως με τάση 5 Volt ή 3.3 Volt, ενώ στο εσωτερικό των σύγχρονων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι συνήθεις οι τάσεις τροφοδοσίας 1.8 και 1.1 Volt.

2 120 Ψηφιακή Σχεδίαση V DD Λογικό 1 V H 0.0 V Λογικό 0 V L Σχήμα 4.1. Περιοχές τάσεων για τα λογικά 0, Τυπικά ολοκληρωμένα κυκλώματα Τα ψηφιακά κυκλώματα κατασκευάστηκαν αρχικά από διακριτά στοιχεία (ηλεκτρονικές λυχνίες, κρυσταλλοδιόδους και διπολικά τρανζίστορ). Στην συνέχεια κατασκευάστηκαν από ολοκληρωμένα κυκλώματα. Μία προσέγγιση που χρησιμοποιήθηκε αρχικά ήταν να συνδέονται κατάλληλα ολοκληρωμένα κυκλώματα, κάθε ένα από τα οποία περιείχε μικρό αριθμό λογικών πυλών ή φλιπ-φλοπ. Μια σειρά ολοκληρωμένων κυκλωμάτων που χρησιμοποιήθηκε για τον σκοπό αυτό ήταν η σειρά 74ΧΧ. Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα αυτής της σειράς, το 7400, δίδεται στο σχήμα 4.2α. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 7400 είναι σε συσκευασία με τους ακροδέκτες σε διπλή σειρά (dual in line package, DIP). Στο σχήμα 4.2β φαίνεται η δομή του που αποτελείται από 4 πύλες NND δύο εισόδων. Στον α- κροδέκτη με αριθμό 14 εφαρμόζεται η τάση τροφοδοσίας (V CC), ενώ στον ακροδέκτη 7 η γείωση (GND).

3 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 121 (α) (β) Σχήμα 4.2. Ολοκληρωμένο κύκλωμα 7400 με 4 πύλες NND δύο εισόδων Στο σχήμα 4.3 δίδεται η δομή ορισμένων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της σειράς 74ΧΧ. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς αυτής αρχικά κατασκευάσθηκαν με τρανζίστορ διπολικής τεχνολογίας. Στη συνέχεια κατασκευάσθηκαν με την τεχνολογία CMOS (Complementary Metal Oxide Semicinductor).

4 122 Ψηφιακή Σχεδίαση Σχήμα 4.3. Ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς 74XX

5 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 123 Παράδειγμα 4.1. Να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας το ολοκληρωμένο κύκλωμα 7400 η λογική παράσταση f=x+yz Ισχύει f x yz= x yz Από την πιο πάνω σχέση προκύπτει η υλοποίηση της f με το ολοκληρωμένο 7400 που δίδεται στην συνέχεια y z f x Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς 74ΧΧ περιείχαν αρχικά μόνο λίγες λογικές πύλες ή φλιπ-φλοπ. Η τεχνολογία που χρησιμοποιήθηκε για την δημιουργία τέτοιων κυκλωμάτων ονομάζεται ολοκλήρωση μικρής κλίμακας (Small Scale Integration ή SSI). Στη συνέχεια κατασκευάσθηκαν ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιείχαν μεγαλύτερο αριθμό πυλών ή πιο σύνθετα λογικά κυκλώματα που ονομάσθηκαν μεσαίας κλίμακας ολοκλήρωσης (Medium Scale Integration, ή MSI). Με την πάροδο του χρόνου κατασκευάσθηκαν ολοκληρωμένα κυκλώματα όπως μικροεπεξεργαστές, μνήμες, που περιείχαν μεγάλο αριθμό τρανζίστορ και χαρακτηρίσθηκαν σαν κυκλώματα μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (Large Scale Integration ή LSI). Τα σημερινά σύνθετα ολοκληρωμένα κυκλώματα κατασκευάζονται με την τεχνολογία πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (Very Large Scale Integration ή VLSI) και περιέχουν εκατομμύρια τρανζίστορ.

6 124 Ψηφιακή Σχεδίαση 4.4 Εισαγωγή στην τεχνολογία CMOS Η κατασκευή των σύγχρονων ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων βασίζεται σε τρανζίστορ τεχνολογίας MOSFET πύκνωσης (enhancement Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) τα οποία στο εξής θα αναφέρονται για συντομία ως MOS (Metal Oxide Semiconductor) τρανζίστορ. Με τη χρήση των MOS τρανζίστορ έγινε δυνατή η κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με μεγάλη πυκνότητα ολοκλήρωσης. Tα τρανζίστορ που χρησιμοποιήθηκαν αρχικά, ήταν τα p-channel MOS, ή συμβολικά PMOS. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν τα n- channel MOS ή NMOS τρανζίστορ. Η τεχνολογία που τελικά επικράτησε ήταν η CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) στην οποία χρησιμοποιείται κατάλληλος συνδυασμός από PMOS και NMOS τρανζίστορ. Η τεχνολογία CMOS έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της παγκόσμιας βιομηχανίας κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. 4.5 Τρανζίστορ MOS Τα τρανζίστορ αυτά κατασκευάζονται με βάση το κρυσταλλικό πυρίτιο (Silicon ή Si). Το πυρίτιο που είναι τετρασθενές στοιχείο σχηματίζει κρυσταλλικό πλέγμα με 4 δεσμούς μεταξύ των γειτονικών ατόμων. Στο σχήμα 4.4α δίδεται η δομή του κρυστάλλου του πυριτίου και στο σχήμα 4.4β η δυδιάστατη αναπαράστασή του. Ομοιοπολικός δεσμός Άτομα Πυριτίου Ηλεκτρόνια σθένους (α) (β) Σχήμα 4.4. Δομή του κρυστάλλου του πυριτίου Για την κατασκευή των MOS τρανζίστορ στο ολοκληρωμένο κύκλωμα δημιουργούνται στο πυρίτιο περιοχές τύπου n και περιοχές τύπου p. Οι περιοχές τύπου n όπως δείχνεται στο σχήμα 4.5α αποτελούνται από πυρίτιο στο οποίo έχουν συγκρυσταλλωθεί πεντασθενή άτομα. Αυτά τα άτομα έχουν ένα επί πλέον ηλεκτρόνιο σθένους από το πυρίτιο και έτσι η περιοχή τύπου n έχει πλεόνασμα ηλεκτρονίων. Για την δημιουργία των περιοχών τύπου p, όπως δείχνεται στο σχήμα 4.5β

7 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 125 έχουν συγκρυσταλλωθεί στο πυρίτιο τρισθενή άτομα τα οποία έχουν ένα ηλεκτρόνιο σθένους λιγότερο από το πυρίτιο. Με τρόπο αυτό το υλικό τύπου p έχει πλεόνασμα ηλεκτρονικών οπών (ή οπών) που αντιστοιχούν σε ομοιοπολικούς δεσμούς που λείπουν ηλεκτρόνια. Ομοιοπολικός δεσμός Άτομα Πυριτίου Ηλεκτρόνια σθένους Ομοιοπολικός δεσμός (α) (β) Σχήμα 4.5. Δομή περιοχών τύπου n (α) και περιοχών τύπου p (β) Στο σχήμα 4.6 δίδεται σχηματικά η δομή και το γραφικό σύμβολο των ΝMOS τρανζίστορ. Το υπόστρωμα (substrate) είναι τύπου p. Το μονωτικό υλικό μεταξύ του υποστρώματος και της πύλης είναι ένα λεπτό στρώμα από διοξείδιο του πυριτίου (SiO 2). Η πύλη (gate ή G) κατασκευάζεται από πολυκρυσταλλικό πυρίτιο (πολυσιλικόνη) το οποίο είναι αγώγιμο. Οι περιοχές τύπου n ονομάζονται πηγή (source ή S) και υποδοχής ή απαγωγός (drain ή D). Οι ακροδέκτες σύνδεσης με την πηγή και την υποδοχή είναι φτιαγμένοι από μέταλλο, που παλαιότερα ήταν αλουμίνιο (l), ενώ στα μοντέρνα κυκλώματα είναι χαλκός (Cu). Όταν ο ακροδέκτης της πύλης του NMOS τρανζίστορ έχει την ίδια τάση με το υπόστρωμα δεν ρέει ρεύμα μεταξύ πηγής και υποδοχής. Όταν εφαρμοστεί στην πύλη θετικό δυναμικό σε σχέση με το υπόστρωμα τα ηλεκτρόνια έλκονται στην περιοχή κάτω από αυτή. Όταν η τάση στην πύλη υπερβεί κάποιο όριο έλκονται αρκετά ηλεκτρόνια ώστε να σχηματισθεί ένα κανάλι τύπου n κάτω από το μονωτικό υλικό. Αυτό το κανάλι επιτρέπει τη διέλευση ρεύματος μεταξύ πηγής και υποδοχής. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν ρέει καθόλου ρεύμα μεταξύ της πύλης και των άλλων ακροδεκτών (υποστρώματος, πηγής και απαγωγού) λόγω της ύπαρξης του μονωτικού υλικού από διοξείδιο του πυριτίου κάτω από αυτή.

8 126 Ψηφιακή Σχεδίαση G (Πύλη) D (υποδοχή) S(πηγή) Αγωγός Μονωτής D (υποδοχή) n n G (Πύλη) Υπόστρωμα p-υπόστρωμα S(πηγή) Σχήμα 4.6. Δομή και γραφικό σύμβολο του ΝMOS τρανζίστορ Στα λογικά κυκλώματα τεχνολογίας CMOS το υπόστρωμα των NMOS τρανζίστορ συνδέεται με τη γείωση (GND). Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται για τα NMOS τρανζίστορ τα απλοποιημένα γραφικά σύμβολα τριών ακροδεκτών που δίδονται στο σχήμα 4.7. D D G G S Σχήμα 4.7. Απλουστευμένα γραφικά σύμβολα του ΝMOS τρανζίστορ Στο σχήμα 4.8 δίδεται σχηματικά η δομή και το γραφικό σύμβολο του PMOS τρανζίστορ. Η δομή του είναι παρόμοια με αυτή του NMOS τρανζίστορ, αλλά το υπόστρωμα κατασκευάζεται από υλικό τύπου n και οι περιοχές της πηγής και του απαγωγού από υλικό τύπου p. Στα PMOS τρανζίστορ εάν εφαρμόσουμε στην πύλη αρνητική τάση σε σχέση με το υπόστρωμα απωθούνται από αυτήν ηλεκτρό- S

9 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 127 νια. Αυτό είναι ισοδύναμο με το να έλκονται οπές κάτω από το διοξείδιο του πυριτίου της πύλης. Όταν κάτω από την πύλη υπάρχουν αρκετές ηλεκτρονικές οπές σχηματίζεται ένα κανάλι τύπου p μεταξύ πηγής και απαγωγού. Αυτό το κανάλι επιτρέπει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ πηγής και του απαγωγού. G (Πύλη) D (υποδοχή) S(πηγή) Αγωγός Μονωτής D (υποδοχή) p p G (Πύλη) Υπόστρωμα n-υπόστρωμα S(πηγή) Σχήμα 4.8. Δομή και γραφικό σύμβολο του PMOS τρανζίστορ Το υπόστρωμα του PMOS τρανζίστορ στα κυκλώματα CMOS συνδέεται με την τάση τροφοδοσίας V DD. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται για το τρανζίστορ PMOS τα απλοποιημένα γραφικά σύμβολα τριών ακροδεκτών που δίδονται στο σχήμα 4.9. S S G G D D Σχήμα 4.9. Απλουστευμένα γραφικά σύμβολα του PMOS τρανζίστορ

10 128 Ψηφιακή Σχεδίαση Για να γίνει εύκολα κατανοητός ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν τα λογικά κυκλώματα που κατασκευάζονται με την τεχνολογία CMOS, θεωρούμε ότι τα MOS τρανζίστορ συμπεριφέρονται σαν διακόπτες. Στο σχήμα 4.10α συνοψίζεται η λειτουργία του NMOS τρανζίστορ σαν διακόπτης. Όταν η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη της πύλης είναι αρκετά υψηλή (V H), τότε λέμε ότι το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο (on), δηλαδή λειτουργεί σαν κλειστός διακόπτης που συνδέει τους ακροδέκτες της πηγής και του απαγωγού. Όταν η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη της πύλης είναι χαμηλή (V L), τότε λέμε ότι το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο (off), δηλαδή λειτουργεί σαν ανοικτός διακόπτης και δεν υπάρχει σύνδεση μεταξύ της πηγής και του απαγωγού. Το PMOS τρανζίστορ του οποίου η λειτουργία συνοψίζεται στο σχήμα 4.10β λειτουργεί αντίθετα από το ΝMOS τρανζίστορ. Όταν η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη της πύλης είναι υψηλή (V H ) τότε λέμε ότι το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο (off), δηλαδή λειτουργεί σαν ανοικτός διακόπτης. Όταν η τάση που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη της πύλης είναι χαμηλή (V L) τότε λέμε ότι το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο (on), δηλαδή λειτουργεί σαν κλειστός διακόπτης. D G V G =V H V G =V L S (α) Τρανζίστορ NMOS V DD V DD V DD S G V G =V H V G =V L D (β) Τρανζίστορ PMOS Σχήμα Λειτουργία των τρανζίστορ NMOS και PMOS σαν διακόπτες

11 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης Λογικές πύλες τεχνολογίας CMOS Στην συνέχεια περιγράφεται σύντομα η υλοποίηση με την τεχνολογία CMOS α- πλών λογικών πυλών Αντιστροφέας CMOS Το πιο απλό κύκλωμα που μπορεί να κατασκευασθεί με την τεχνολογία CMOS είναι o αντιστροφέας (πύλη NOT) που δομείται με ένα τρανζίστορ NMOS και ένα τρανζίστορ PMOS τα οποία συνδέονται όπως δείχνεται στο σχήμα Για να γίνει πιο εύκολα κατανοητή η λειτουργία του κυκλώματος του αντιστροφέα υποθέτουμε ότι η τάση τροφοδοσίας του είναι V DD=5V και στην είσοδό του εφαρμόζονται δύο τιμές τάσης, 0 V (LOW ή L) και 5 V (HIGH ή Η). Όταν η τάση εισόδου είναι V IN = 0 V τότε το τρανζίστορ Q 1 είναι απενεργοποιημένο (off), ενώ το τρανζίστορ Q 2 είναι ενεργοποιημένο (on). Αυτό σημαίνει ότι η έξοδος συνδέεται στην τροφοδοσία V DD και αποσυνδέεται από τη γείωση (GND), δηλαδή η τάση στην έξοδό του είναι V DD, ή V OUT=5 V. Αντίστοιχα εάν η τάση εισόδου είναι V IN = 5 V, τότε το τρανζίστορ Q 1 είναι on, ενώ το τρανζίστορ Q 2 είναι off. Αυτό σημαίνει ότι η έξοδος συνδέεται στη γείωση και αποσυνδέεται από την τροφοδοσία, δηλαδή η τάση εξόδου είναι V OUT = 0 V. V DD = +5V Πίνακας λειτουργίας V IN Q 1 Q 2 V OUT Q V (L) off on 5.0 V (H) V IN V OUT 5.0 V (H) on off 0.0 V (L) Λογικό Σύμβολο Q 1 Κύκλωμα ΙΝ OUT Σχήμα Αντιστροφέας CMOS Στο σχήμα 4.12 συνοψίζεται η λειτουργία του αντιστροφέα τεχνολογίας CMOS για V IN=L και V IN=H, όταν θεωρήσουμε ότι τα MOS τρανζίστορ συμπεριφέρονται σαν διακόπτες.

12 130 Ψηφιακή Σχεδίαση V DD V DD V IN =L V OUT =H V IN =H V OUT =L Σχήμα Περιγραφή της λειτουργίας του αντιστροφέα CMOS Στο σχήμα 4.13 φαίνεται σε με μεγέθυνση η υλοποίηση του αντιστροφέα στο ο- λοκληρωμένο κύκλωμα και η κάθετη τομή του. Σχήμα Υλοποίηση αντιστροφέα CMOS

13 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης Πύλες NND και NOR Οι λογικές πύλες NND και NOR μπορούν να κατασκευασθούν πρωτογενώς με την τεχνολογία CMOS. Στο σχήμα 4.14 δίδεται η σχεδίαση μιας λογικής πύλης NND δύο εισόδων. Η έξοδος του κυκλώματος συνδέεται με τη γείωση με δύο NMOS τρανζίστορ συνδεδεμένα σε σειρά και με την τροφοδοσία με δύο PMOS τρανζίστορ συνδεδεμένα παράλληλα. Εάν μία τουλάχιστον είσοδος ή έχει την τιμή 0 V, η έξοδος Υ συνδέεται στην τροφοδοσία V DD μέσω των PMOS τρανζίστορ που άγουν (on). Αντίθετα, η έξοδος αποσυνδέεται από τη γείωση μέσω των NMOS τρανζίστορ που δεν άγουν (off). Επομένως η τάση εξόδου έχει την τιμή V DD που αντιστοιχεί στο λογικό 1. Εάν και οι δύο είσοδοι έχουν την τιμή 5 V η έξοδος συνδέεται στη γείωση μέσω των ΝMOS τρανζίστορ που άγουν, ενώ αποσυνδέεται από την τροφοδοσία μέσω των PMOS τρανζίστορ που δεν άγουν. Επομένως η έξοδος έχει την τιμή 0 V που α- ντιστοιχεί στο λογικό 0. Στο σχήμα 4.15 δίδονται επίσης και οι καταστάσεις των τρανζίστορ για όλους τους συνδυασμούς των εισόδων. V DD = +5V Πίνακας λειτουργίας Q 1 Q 2 Y Q 3 Q 4 Q 4 Q 3 L L off off on on H L H off on on off H Y H L on off off on H Q 1 H H on on off off L Q 2 Κύκλωμα Λογικό Σύμβολο Y Σχήμα Πύλη NND δύο εισόδων τεχνολογίας CMOS Στο σχήμα 4.15 δίδεται μία λογική πύλη NOR δύο εισόδων τεχνολογίας CMOS. Εάν μία τουλάχιστον είσοδος έχει την τιμή 5 V η έξοδος Υ συνδέεται στη γείωση μέσω των ΝMOS τρανζίστορ που άγουν (on). Αντίθετα αποσυνδέεται η έξοδος από την τροφοδοσία μέσω των PMOS τρανζίστορ που δεν άγουν (off). Εάν και οι

14 132 Ψηφιακή Σχεδίαση δύο είσοδοι έχουν την τιμή 0 V η έξοδος συνδέεται στην τροφοδοσία μέσω των PMOS τρανζίστορ που άγουν, ενώ αποσυνδέεται από τη γείωση μέσω των ΝMOS τρανζίστορ που δεν άγουν. V DD = +5V Πίνακας λειτουργίας Q 3 Q 4 Κύκλωμα Z Q 1 Q 2 Z Q 3 Q 4 L L off off on on H L H off on on off L H L on off off on L H H on on off off L Q 1 Q 2 Λογικό Σύμβολο Z Fan-in Σχήμα Πύλη NOR δύο εισόδων τεχνολογίας CMOS Fan-in ονομάζεται ο μέγιστος αριθμός εισόδων που μπορούν να έχουν οι λογικές πύλες. Στην τεχνολογία CMOS μπορούμε να κατασκευάσουμε πρωτογενώς λογικές πύλες NND και NOR με περισσότερες από δύο εισόδους επεκτείνοντας τις σχεδιάσεις των πυλών με δύο εισόδους. Στο σχήμα 4.16 δίδεται η σχεδίαση μιας πύλης NND τριών εισόδων, ενώ στο σχήμα 4.17 μία πύλη NOR τριών εισόδων. Στην πράξη δεν μπορούμε να κατασκευάσουμε πύλες NND και NOR τεχνολογίας CMOS με μεγάλο αριθμό εισόδων. Ο αριθμός των εισόδων περιορίζεται σε 6 για τις πύλες NND και σε 4 για τις πύλες NOR.

15 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 133 V DD = +5V Y C Λογικό Σύμβολο C Y Κύκλωμα Σχήμα Πύλη NND τριών εισόδων V DD = +5V C Κύκλωμα Y Λογικό Σύμβολο C Y Σχήμα Πύλη NOR τριών εισόδων

16 134 Ψηφιακή Σχεδίαση Μη αντιστρέφουσες πύλες Οι λογικές πύλες που κατασκευάζονται πρωτογενώς με την τεχνολογία CMOS είναι ο αντιστροφέας και οι πύλες NND και NOR. Οι λογικές πύλες ND κατασκευάζονται συνδέοντας έναν αντιστροφέα στην έξοδο μιας πύλης NND με τον ίδιο αριθμό εισόδων. Στο σχήμα 4.18 δίδεται η σχεδίαση μιας πύλης ND δύο εισόδων. Αντίστοιχα οι λογικές πύλες OR κατασκευάζονται συνδέοντας έναν αντιστροφέα στην έξοδο μιας λογικής πύλης NOR. Στο σχήμα 4.19 δείχνεται η σχεδίαση μιας πύλης OR δύο εισόδων. Πρακτικά χρήσιμος είναι και ο μη αντιστρέφων απομονωτής που κατασκευάζεται συνδέοντας δύο αντιστροφείς όπως στο σχήμα V DD = +5V Z Λογικό Σύμβολο Κύκλωμα Z Σχήμα Πύλη ND δύο εισόδων τεχνολογίας CMOS

17 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 135 V DD = +5V Z Λογικό Σύμβολο Z Κύκλωμα Σχήμα Πύλη OR δύο εισόδων τεχνολογίας CMOS V DD V IN V OUT IN OUT Κύκλωμα Λογικό Σύμβολο Σχήμα Μη αντιστρέφων απομονωτής Σύνθετες λογικές πύλες τεχνολογίας CMOS

18 136 Ψηφιακή Σχεδίαση Είναι γνωστό ότι οποιοδήποτε συνδυαστικό σύστημα μπορεί να υλοποιηθεί με απλές λογικές πύλες. Στην τεχνολογία CMOS η χρήση δομών από τρανζίστορ που υλοποιούν πιο σύνθετες λογικές παραστάσεις έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση του συνολικού αριθμού των τρανζίστορ και την αύξηση της ταχύτητος των λογικών κυκλωμάτων. Οι δομές αυτές ονομάζονται σύνθετες πύλες (complex gates). Δύο τυπικά παραδείγματα είναι οι δομές ND-NOR (που ονομάζονται και ND-OR- INVERT) και OR-NND (που ονομάζονται και ND-OR-INVERT). Αυτές οι δομές δείχνονται στα σχήματα 4.21 και 4.22 αντίστοιχα. Η ταχύτητα λειτουργίας και τα άλλα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των σύνθετων λογικών πυλών τεχνολογίας CMOS είναι συγκρίσιμα με αυτά των απλών λογικών πυλών NND και NOR. V DD C Y C D Y D Ισοδύναμο λογικό κύκλωμα Kύκλωμα Σχήμα CMOS υλοποίηση της λογικής συνάρτησης Y C D.

19 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 137 V DD Y C Y C D Ισοδύναμο λογικό κύκλωμα D Kύκλωμα Σχήμα CMOS υλοποίηση της λογικής συνάρτησης Y ( ) ( C D) Πύλες μετάδοσης, πύλες XOR και πολυπλέκτες δύο εισόδων Στο σχήμα 4.23 δείχνεται ένας διακόπτης κατασκευασμένος από τρανζίστορ NMOS και PMOS συνδεδεμένα παράλληλα, ο οποίος είναι γνωστός σαν πύλη μετάδοσης (transmission gate). Παρατηρούμε ότι τα σήματα ελέγχου των τρανζίστορ είναι συμπληρωματικά. Όταν η είσοδος C=0 ( C 1) τότε ο διακόπτης είναι κλειστός, ενώ όταν C=1 ( C 0 ) ο διακόπτης είναι ανοικτός. Το ζεύγος των συμπληρωματικών τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ώστε οι δύο λογικές τιμές να μεταφέρονται από την είσοδο στην έξοδο χωρίς υποβάθμιση των αντίστοιχων σημάτων. Το NMOS τρανζίστορ μεταφέρει χωρίς υποβάθμιση το σήμα του λογικού 0, ενώ το PMOS τρανζίστορ μεταφέρει χωρίς υποβάθμιση το σήμα του λογικού 1. Όταν ο διακόπτης είναι ανοικτός η έξοδος του διακόπτη αποσυνδέεται από την είσοδο. Η κατάσταση αυτή θα συμβολίζεται με Ζ και στο εξής θα ονομάζεται κατάσταση υψηλής αντίστασης ή υψηλής εμπέδησης (high impedance state). Η

20 138 Ψηφιακή Σχεδίαση πύλη μετάδοσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί εσωτερικά σε σύνθετες λογικές πύλες, αλλά όχι σαν πύλη εξόδου. C C NMOS PMOS f x f 0 off off Z 1 on on x C Σχήμα Πύλη μετάδοσης Z: κατάσταση υψηλής αντίστασης Στο σχήμα 4.24 δίδεται η σχεδίαση με πύλες μετάδοσης ενός 2 1 πολυπλέκτη μαζί με το λογικό του σύμβολο. x 0 TG1 z x 0 0 MUX z x 1 x 1 1 s TG2 s Σχήμα Υλοποίηση με πύλες μετάδοσης του 2 1 πολυπλέκτη Η λειτουργία του κυκλώματος του σχήματος 4.24 περιγράφεται στον πίνακα που δίδεται στη συνέχεια.

21 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 139 s TG1 TG2 z 0 ON OFF x 0 1 OFF ON x 1 Στο σχήμα 4.25 δίδεται η σχεδίαση με πύλες μετάδοσης μιας πύλης XOR δύο εισόδων. Το κύκλωμα αυτό έχει λιγότερα τρανζίστορ από αντίστοιχες σχεδιάσεις που δεν βασίζονται σε πύλες μετάδοσης. x TG1 f x y f y TG2 Σχήμα Υλοποίηση με πύλες μετάδοσης της πύλης XOR Η λειτουργία του κυκλώματος του σχήματος 4.25 περιγράφεται στον πίνακα που δίδεται στη συνέχεια. y TG1 TG2 f 0 ON OFF x 1 OFF ON x 4.7 Επίπεδα λογικών σημάτων και περιθώρια θορύβου Σε πολλές περιπτώσεις στην πράξη τα HIGH και LOW ορίζονται σαν περιοχές τάσεων που είναι διαφορετικές για τις εισόδους και τις εξόδους των λογικών πυλών ώστε να υπάρχει ανοχή στον θόρυβο. Στο σχήμα 4.26 δίδονται σχηματικά οι τιμές αυτών των τάσεων.

22 140 Ψηφιακή Σχεδίαση V OHmin : To ελάχιστο το δυναμικό εξόδου στην κατάσταση HIGH. V OLmax : To μέγιστο δυναμικό εξόδου στην κατάσταση LOW. V ΙHmin : To ελάχιστο δυναμικό εισόδου που αναγνωρίζεται σαν HIGH. V ILmax : To μέγιστο δυναμικό εισόδου που αναγνωρίζεται σαν LOW. V OH, V OL είναι οι περιοχές τάσεων που χαρακτηρίζονται σαν HIGH και LOW αντίστοιχα στις εξόδουs των λογικών πυλών και V IH, V IL είναι οι περιοχές τάσεων που χαρακτηρίζονται σαν HIGH και LOW στις εισόδους τους. Θόρυβος (noise) είναι μη επιθυμητές αλλαγές στις τιμές των σημάτων που οφείλονται στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, σε παροδικές μεταβολές της τροφοδοσίας, κλπ. Στα ψηφιακά κυκλώματα περιθώριο θορύβου (noise margin) είναι η ελάχιστη τιμή του θορύβου που μπορεί να μεταβάλει μία ακραία (μέγιστη ή ελάχιστη) τιμή τάσεως εξόδου σε μη έγκυρη τιμή τάσεως εισόδου. Στο σχήμα 4.26 η διαφορά V OHmin-V ΙHmin είναι το περιθώριο θορύβου στην υψηλή τάση, ενώ η διαφορά V ILmax-V OLmax το περιθώριο θορύβου στην χαμηλή τάση. V OH Noise Margins V DD V OHmin V IH V IHmin V ILmax V OLmax V IL 0 V OL Σχήμα Περιοχές τάσεων HIGH και LOW και περιθώρια θορύβου 4.8 Δυναμική λειτουργία των λογικών πυλών Χρόνοι μετάπτωσης Μία άλλη υπόθεση που κάναμε προηγουμένως είναι ότι τα σήματα αλλάζουν λογικό επίπεδο ακαριαία. Στην πράξη όμως οι αλλαγές επιπέδου των σημάτων δεν

23 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 141 γίνονται ακαριαία αλλά διαρκούν κάποιο χρονικό διάστημα. Ο χρόνος που χρειάζεται για να αλλάξει η τάση του σήματος στην έξοδο μιας πύλης από χαμηλό σε υψηλό ονομάζεται χρόνος ανόδου (rice time) και συμβολίζεται με t r, ενώ ο χρόνος που απαιτείται για να αλλάξει από υψηλό σε χαμηλό ονομάζεται χρόνος καθόδου (fall time) και συμβολίζεται με t f. Οι χρόνοι αυτοί για τα σήματα εξόδου των λογικών πυλών τεχνολογίας CMOS δίδονται στο σχήμα Όπως προαναφέραμε V OH, V OL είναι αντίστοιχα οι περιοχές τάσεων που χαρακτηρίζεται σαν HIGH και LOW στις εξόδουs των λογικών πυλών. V OUT t r t f V OH V OL Σχήμα Χρόνος ανόδου και χρόνος καθόδου. t Καθυστέρηση διάδοσης Όταν γίνεται μία αλλαγή στην είσοδο μιας λογικής πύλης, αυτή δεν επηρεάζει την τιμή της εξόδου ακαριαία, αλλά μεσολαβεί κάποιο χρονικό διάστημα. Καθυστέρηση διάδοσης (propagation delay) είναι ο χρόνος που μεσολαβεί ώστε μία μεταβολή στο λογικό επίπεδο μιας εισόδου μιας πύλης να προκαλέσει μία αλλαγή στο λογικό επίπεδο της εξόδου της. Η καθυστέρηση διάδοσης, όπως δείχνεται στο σχήμα 4.28, είναι δυνατόν να διαφέρει ανάλογα με τη φορά της μεταβολής της εξόδου. Στο σχήμα 4.28 με t phl συμβολίζεται η καθυστέρηση διάδοσης κατά τη μετάβαση από Η σε L, ενώ με t plh συμβολίζεται η καθυστέρηση διάδοσης κατά τη μετάβαση από L σε H. Όταν δεν χρειάζεται να γίνεται διάκριση μεταξύ των δύο αυτών χρόνων, η καθυστέρηση διάδοσης t pd ορίζεται όπως στη συνέχεια: t pd = max(t phl, t plh)

24 142 Ψηφιακή Σχεδίαση V IN 50% 50% V OUT 50% 50% t phl t plh 4.9 Fanout Σχήμα Καθυστέρηση διάδοσης Τα ψηφιακά κυκλώματα υλοποιούνται με δικτυώματα από πύλες στα οποία η έ- ξοδος μιας πύλης συνδέεται στις εισόδους άλλων πυλών. Η σύνδεση αυτή επηρεάζει την τάση στην έξοδο της πύλης και τα χαρακτηριστικά χρονισμού της. Fanout (ικανότητα οδήγησης) είναι ο μέγιστος αριθμός εισόδων άλλων πυλών που μπορούν να συνδεθούν στην έξοδο μιας πύλης, ώστε η πύλη να λειτουργεί εντός των δεδομένων προδιαγραφών Κατανάλωση ισχύος Τα ψηφιακά κυκλώματα καταναλώνουν ηλεκτρική ισχύ όταν περνούν ηλεκτρικά φορτία (ρεύματα) μέσα από αντιστάσεις που περιέχονται σε αυτά. Η κατανάλωση ισχύος προκαλεί τη θέρμανση των κυκλωμάτων. Υπάρχουν δύο κύρια είδη κατανάλωσης ισχύος στα ψηφιακά κυκλώματα τεχνολογίας CMOS, η στατική και η δυναμική. Η στατική κατανάλωση οφείλεται στο γεγονός ότι, όταν τα τρανζίστορ είναι κλειστά δεν είναι τέλειοι μονωτές. Υπάρχουν σχετικά μικρά ρεύματα διαρροής (leakage currents) μεταξύ των ακροδεκτών τροφοδοσίας και των ακροδεκτών της γείωσης. Αυτά τα ρεύματα προκαλούν στατική κατανάλωση ισχύος. Άλλη πηγή κατανάλωσης ισχύος είναι η φόρτιση και η εκφόρτιση εσωτερικών χωρητικοτήτων όταν οι είσοδοι των πυλών αλλάζουν λογικό επίπεδο. Αυτές οι μετακινήσεις φορτίου (ρεύματα) προκαλούν δυναμική κατανάλωση ισχύος Πολυπλοκότητα ψηφιακών κυκλωμάτων Η πολυπλοκότητα των ψηφιακών κυκλωμάτων όταν υλοποιούνται με την τεχνολογία VLSI εκφράζεται από το μέγεθος της επιφάνειας που καταλαμβάνουν στο ολοκληρωμένο κύκλωμα (chip area), την καθυστέρηση που εισάγουν

25 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 143 log 2 n (propagation delay) και την ισχύ (power) που καταναλώνουν. Για μία πρώτη συγκριτική προσέγγιση της πολυπλοκότητος των λογικών κυκλωμάτων χρησιμοποιείται συχνά το "unit gate model". Στο μοντέλο αυτό οι λογικές πύλες δύο εισόδων ND, OR, NND, NOR θεωρούνται σαν μοναδιαίες πύλες όσον αφορά την κυκλωματική πολυπλοκότητα και την καθυστέρηση που εισάγουν. Οι αντιστροφείς δεν λαμβάνονται υπ όψη στον υπολογισμό της πολυπλοκότητας. Οι πύλες XOR, XNOR δύο εισόδων και ο 2 1 πολυπλέκτης θεωρούνται ότι ισοδυναμούν με 2 μοναδιαίες πύλες όσον αφορά την κυκλωματική πολυπλοκότητα και την καθυστέρηση που εισάγουν. Λογικές πύλες ND, OR, NND, NOR n εισόδων ισοδυναμούν με n-1 μοναδιαίες πύλες όσον αφορά την κυκλωματική πολυ- μοναδιαίες πύλες όσον αφορά την καθυστέρηση που ει- πλοκότητα και σάγουν. Με log n συμβολίζεται ο λογάριθμός με βάση 2 του n, ενώ με 2 μικρότερος ακέραιος που είναι μεγαλύτερος ή ίσος ενός πραγματικού αριθμού x. Η κυκλωματική πολυπλοκότητα σύνθετων λογικών κυκλωμάτων είναι το άθροισμα αυτών των επί μέρους πυλών, ενώ η καθυστέρηση θα είναι η μέγιστη από αυτές που εισάγει το κύκλωμα από τις εισόδους στις εξόδους του. Παράδειγμα 4.2. Να υπολογισθεί με βάση το unit gate model η πολυπλοκότητα του κυκλώματος που δίδεται στην συνέχεια x ο Αρχικά σε κάθε επί μέρους πύλη σημειώνεται με ζεύγος τιμών η κυκλωματική πολυπλοκότητα και η καθυστέρηση που εισάγει. 1 (2, 2) 2 3 (2, 2) (1, 1)

26 144 Ψηφιακή Σχεδίαση Η διαδρομή από είσοδο στην έξοδο που εισάγει την μέγιστη καθυστέρηση είναι από τις εισόδους της πύλης 1 στην έξοδο της πύλης 3. Επομένως η συνολική κυκλωματική πολυπλοκότητα είναι 5 και ή μέγιστη καθυστέρηση διάδοσης 4.

27 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης 145 Ασκήσεις 4.1 Να υλοποιηθεί με το ολοκληρωμένο κύκλωμα που δίδεται στη συνέχεια η λογική παράσταση F CD. 4.2 Να υλοποιηθεί με ένα μόνο ολοκληρωμένο κύκλωμα όπως αυτό της άσκησης 4.1 κύκλωμα ισοδύναμο μιας πύλης ΝND τριών εισόδων. 4.3 Να υλοποιηθεί με ένα μόνο ολοκληρωμένο κύκλωμα όπως αυτό της άσκησης 4.1 κύκλωμα ισοδύναμο μιας πύλης XOR-2 (δύο εισόδων). 4.4 Να υπολογισθεί με βάση το unit gate model η πολυπλοκότητα μιας πύλης ND 3 (ND 3 εισόδων) και μιας πύλης ND-4 (ND 4 εισόδων). 4.5 Να υπολογισθεί με βάση το unit gate model η πολυπλοκότητα του κυκλώματος που δίδεται στην συνέχεια. Y C D 4.6 Αναφέρατε τον τύπο του MOS τρανζίστορ του οποίου η κάθετη τομή δίδεται στην συνέχεια.

28 146 Ψηφιακή Σχεδίαση 4.7 Να σχεδιασθεί μία πύλη ND τριών εισόδων με την τεχνολογία CMOS. 4.8 Να σχεδιασθεί μία πύλη OR τριών εισόδων με την τεχνολογία CMOS. 4.9 Να υλοποιηθεί με την τεχνολογία CMOS η λογική παράσταση που δίδεται στη συνέχεια. Y C 4.10 Να υλοποιηθεί με την τεχνολογία CMOS η λογική παράσταση που δίδεται στη συνέχεια. Y C 4.11 Να υλοποιηθεί με την τεχνολογία CMOS η λογική παράσταση που δίδεται στη συνέχεια Y C Να βρεθεί ποια λογική παράσταση υλοποιεί το κύκλωμα τεχνολογίας CMOS που δίδεται στη συνέχεια. V DD Y C D

29 Κεφάλαιο 4. Τεχνολογίες Υλοποίησης Να βρεθεί ποια λογική συνάρτηση υλοποιεί το κύκλωμα τεχνολογίας CMOS που δίδεται στη συνέχεια. V DD Y C D

30 148 Ψηφιακή Σχεδίαση

4.2 Αναπαράσταση δυαδικών τιμών στα ψηφιακά κυκλώματα

4.2 Αναπαράσταση δυαδικών τιμών στα ψηφιακά κυκλώματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ 4.1 Εισαγωγή Για την υλοποίηση των λογικών πυλών χρησιμοποιήθηκαν αρχικά ηλεκτρονικές λυχνίες κενού και στη συνέχεια κρυσταλλοδίοδοι και διπολικά τρανζίστορ. Τα ολοκληρωμένα

Διαβάστε περισσότερα

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδας Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ Εργαστήριο Σχεδίασης Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων «Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο 2016-2017 Διάλεξη 2 η :

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (9 η σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (9 η σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (9 η σειρά διαφανειών) Διεργασίες Μικροηλεκτρονικής Τεχνολογίας, Οξείδωση, Διάχυση, Φωτολιθογραφία, Επιμετάλλωση, Εμφύτευση, Περιγραφή CMOS

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (2 η σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (2 η σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (2 η σειρά διαφανειών) Τα ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα χωρίζονται σε κατηγορίες ( λογικές οικογένειες ) ανάλογα με την τεχνολογία κατασκευής

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο Τρία: Ψηφιακά Ηλεκτρονικά

Κεφάλαιο Τρία: Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Κεφάλαιο Τρία: 3.1 Τι είναι αναλογικό και τι ψηφιακό µέγεθος Αναλογικό ονοµάζεται το µέγεθος που µπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιµή σε µια συγκεκριµένη περιοχή τιµών π.χ. η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου. Ψηφιακό

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 3 ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Ενότητα 3 ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ενότητα 3 ΨΗΦΙΑΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Γενικές Γραμμές Οικογένειες Ψηφιακής Λογικής Τάση τροφοδοσίας Λογικά επίπεδα - Περιθώριo θορύβου Χρόνος μετάβασης Καθυστέρηση διάδοσης Κατανάλωση ισχύος Γινόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (8 η σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (8 η σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (8 η σειρά διαφανειών) Τα μοντέρνα ψηφιακά κυκλώματα (λογικές πύλες, μνήμες, επεξεργαστές και άλλα σύνθετα κυκλώματα) υλοποιούνται σήμερα

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Οικογένειες Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ψηφιακής Λογικής

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Οικογένειες Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ψηφιακής Λογικής Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Οικογένειες Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ψηφιακής Λογικής Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Μπακάλης Πάτρα, Φεβρουάριος 2009 Περιεχόμενα Βασικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 26-7 Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση (σχεδίαση συνδυαστικών κυκλωμάτων) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Το τρανζίστορ

Διαβάστε περισσότερα

4/10/2008. Στατικές πύλες CMOS και πύλες με τρανζίστορ διέλευσης. Πραγματικά τρανζίστορ. Ψηφιακή λειτουργία. Κανόνες ψηφιακής λειτουργίας

4/10/2008. Στατικές πύλες CMOS και πύλες με τρανζίστορ διέλευσης. Πραγματικά τρανζίστορ. Ψηφιακή λειτουργία. Κανόνες ψηφιακής λειτουργίας 2 η διάλεξη 25 Σεπτεμβρίου Πραγματικά τρανζίστορ Στατικές πύλες CMOS και πύλες με τρανζίστορ διέλευσης Γιώργος Δημητρακόπουλος Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστήμιο Κρήτης Η τάση στο gate του τρανζίστορ

Διαβάστε περισσότερα

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design TEI Πελοποννήσου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε.

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 5ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 5ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα 5ο. Λιούπης Τεχνολογία CMOS Υλοποιεί την πλειοψηφία των µοντέρνων ψηφιακών κυκλωµάτων λογικές πύλες µνήµες επεξεργαστές άλλα σύνθετα κυκλώµατα Συνδυάζει συµπληρωµατικά pmos και

Διαβάστε περισσότερα

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 25-6 Το τρανζίστορ MOS(FET) πύλη (gate) Ψηφιακή και Σχεδίαση πηγή (source) καταβόθρα (drai) (σχεδίαση συνδυαστικών κυκλωμάτων) http://di.ioio.gr/~mistral/tp/comparch/

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 2ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 2ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα 2ο. Λιούπης Transistor διπολικής επαφής (BJT) I B B C E I C Στα ψηφιακά κυκλώµατα χρησιµοποιείται κατά κύριο λόγο ως διακόπτης Στο σχήµαφαίνεταιένα τυπικό BJT τύπου NPN I B :

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 6: Συνδυαστική Λογική / Ολοκληρωµένα Κυκλώµατα (Συν.) ΧΑΡΗΣ ΘΕΟΧΑΡΙΔΗΣ Επίκουρος Καθηγητής, ΗΜΜΥ (ttheocharides@ucy.ac.cy) Συνέχεια

Διαβάστε περισσότερα

Πολυσύνθετες πύλες. Διάλεξη 11

Πολυσύνθετες πύλες. Διάλεξη 11 Πολυσύνθετες πύλες NMOS και CMOS Διάλεξη 11 Δομή της διάλεξης Εισαγωγή ΗσύνθετηλογικήNMOS ΗσύνθετηλογικήCMOS Η πύλη μετάδοσης CMOS Ασκήσεις 2 Πολυσύνθετες πύλες NMOS και CMOS Εισαγωγή 3 Εισαγωγή Στη λογική

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφική Σχεδίαση

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφική Σχεδίαση Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Ψηφική Σχεδίαση Ενότητα 4: Υλοποίηση Κυκλωμάτων με πύλες NOT AND και NOR, περιττή συνάρτηση, συνάρτηση ισοτιμίας. Δρ. Μηνάς Δασυγένης @ieee.ormdasygg Εργαστήριο

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στα κυκλώµατα CMOS 2

Εισαγωγή στα κυκλώµατα CMOS 2 1 η Θεµατική Ενότητα : Εισαγωγή στα κυκλώµατα CMOS Επιµέλεια διαφανειών:. Μπακάλης Εισαγωγή Τεχνολογία CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor Συµπληρωµατικού Ηµιαγωγού Μετάλλου Οξειδίου Αποτελείται

Διαβάστε περισσότερα

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μικροηλεκτρονική - VLSI Ενότητα 6.1: Συνδυαστική Λογική - Βασικές Πύλες Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 3ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 3ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα 3ο. Λιούπης Χαρακτηριστική καµπύλη µεταφοράς τάσης TTL V out (volts) εγγυηµένη περιοχή V OH V OH(min) V OL(max) 2.4 Ηκαµπύλη µεταφοράς εξαρτάται από τη θερµοκρασία περιβάλλοντος

Διαβάστε περισσότερα

Υλοποίηση λογικών πυλών µε τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Υλοποίηση λογικών πυλών µε τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Υλοποίηση λογικών πυλών µε τρανζίστορ MOS Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Λογική MOS Η αναπαράσταση των λογικών µεταβλητών 0 και 1 στα ψηφιακά κυκλώµατα γίνεται µέσω κατάλληλων επιπέδων τάσης, όπου κατά σύµβαση

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Κυκλώματα 2

Κεφάλαιο 1 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Κυκλώματα 2 ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων MOS Ψηφιακά Κυκλώματα Κεφάλαιο 1 ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Διάρθρωση 1. Άλγεβρα oole Χάρτης Karnaugh 2. MOS τρανζίστορ 3.

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 1ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 1ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα ο. Λιούπης Ύλη του µαθήµατος () Ψηφιακά ολοκληρωµένα κυκλώµατα Πλεονεκτήµατα-µειονεκτήµατα Λογικές οικογένειες Χαρακτηριστικά Λογική άµεσα συζευγµένων transistor Λογική αντίστασης-transistor

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική Ψηφιακά Κυκλώματα ( ο μέρος) ΜΥΥ-6 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική Ψηφιακά κυκλώματα Οι δύο λογικές τιμές, αντιστοιχούν σε ηλεκτρικές τάσεις Υλοποιούνται με τρανζίστορ ή διόδους: ελεγχόμενοι διακόπτες

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστηριακή άσκηση. Θεωρητικός και πρακτικός υπολογισμός καθυστερήσεων σε αναστροφείς CMOS VLSI

Εργαστηριακή άσκηση. Θεωρητικός και πρακτικός υπολογισμός καθυστερήσεων σε αναστροφείς CMOS VLSI Ε.Μ.Π. - ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ VLSI

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI Ε.Μ.Π. - ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ VLSI

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 9 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Λογικές ομές 2

Κεφάλαιο 9 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Λογικές ομές 2 ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Συνδυαστική Λογική Κεφάλαιο 9 ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Διάρθρωση 1. Στατική CMOS λογική και λογική 2. Διαφορική λογική 3.

Διαβάστε περισσότερα

1) Ταχύτητα. (Χρόνος καθυστερήσεως της διαδόσεως propagation delay Tpd ). Σχήμα 11.1β Σχήμα 11.1γ

1) Ταχύτητα. (Χρόνος καθυστερήσεως της διαδόσεως propagation delay Tpd ). Σχήμα 11.1β Σχήμα 11.1γ Κεφάλαιο 11 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ 11.1. Εισαγωγή Τα ψηφιακά κυκλώματα κατασκευάζονται κυρίως με χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (που λέγονται για συντομία ICs INTEGRATED CIRCUITS). Κάθε IC είναι ένας μικρός

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 4ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 4ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα 4ο. Λιούπης Λογική συζευγµένου εκποµπού Emitter-coupled logic (ECL) Χρησιµοποιούνται BJT transistor, µόνο στην ενεργή περιοχή Εµφανίζονται µικρές αλλαγές δυναµικού µεταξύ των

Διαβάστε περισσότερα

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μικροηλεκτρονική - VLSI Ενότητα 5: Αντιστροφέας CMOS Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. Άδειες Χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

10. Χαρακτηριστικά στοιχεία λογικών κυκλωμάτων

10. Χαρακτηριστικά στοιχεία λογικών κυκλωμάτων 10. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΛΟΓΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ 10.1 Εισαγωγή στο Ολοκληρωμένο Κύκλωμα (integrated circuit) IC Ένα IC αποτελείται από ένα κομμάτι ημιαγώγιμου υλικού (σιλικόνης) ονομαζόμενο

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (5 η σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (5 η σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (5 η σειρά διαφανειών) Τρανζίστορ διπολικής επαφής (Bipolar Junction Transistor BJT) Στα ψηφιακά κυκλώματα αυτό το τρανζίστορ χρησιμοποιείται

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 5: Το CMOS transistor και κυκλώµατα CMOS ΧΑΡΗΣ ΘΕΟΧΑΡΙΔΗΣ Επίκουρος Καθηγητής, ΗΜΜΥ (ttheocharides@ucy.ac.cy) Περίληψη q Κυκλώµατα

Διαβάστε περισσότερα

3. Βασικές αρχές ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων

3. Βασικές αρχές ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων 3. Βασικές αρχές ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων Σύνοψη Στο προηγούμενο κεφάλαιο συζητήσαμε για τα λειτουργικά συστήματα, τα οποία αποτελούν τη βάση του λογισμικού των υπολογιστικών συστημάτων, αλλά

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Χειμερινό Εξάμηνο Περίληψη

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Χειμερινό Εξάμηνο Περίληψη ΗΜΥ 2: Λογικός Σχεδιασμός, Χειμερινό Εξάμηνο 27 Οκτ-7 ΗΜΥ-2: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Χειμερινό Εξάμηνο 27 Συνδυαστική Λογική / Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (Μέρος Γ) Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ Πανεπιστήμιο

Διαβάστε περισσότερα

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων 6: Ταχύτητα Κατανάλωση Ανοχή στον Θόρυβο

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων 6: Ταχύτητα Κατανάλωση Ανοχή στον Θόρυβο Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων 6: Ταχύτητα Κατανάλωση Ανοχή στον Θόρυβο Γιάννης Λιαπέρδος TEI Πελοποννήσου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι. Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική.

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι. Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική. ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ Η/Υ Ι Σκοπός της άσκησης η μελέτη βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των Η/Υ και η εισαγωγή στην μικροηλεκτρονική. Ερωτήσεις-Πειραματικό Μέρος 1. Τι γνωρίζετε για τους ημιαγωγούς.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΗ10 Κεφάλαιο 2. ΠΛH10 Εισαγωγή στην Πληροφορική: Τόμος Α Κεφάλαιο: : Αριθμητική περιοχή της ALU 2.5: Κυκλώματα Υπολογιστών

ΠΛΗ10 Κεφάλαιο 2. ΠΛH10 Εισαγωγή στην Πληροφορική: Τόμος Α Κεφάλαιο: : Αριθμητική περιοχή της ALU 2.5: Κυκλώματα Υπολογιστών ΠΛH10 Εισαγωγή στην Πληροφορική: Τόμος Α Κεφάλαιο: 2 2.3 : Αριθμητική περιοχή της ALU 2.5: Κυκλώματα Υπολογιστών Στόχοι Μαθήματος: Να γνωρίσετε τις βασικές αρχές αριθμητικής των Η/Υ. Ποια είναι τα κυκλώματα

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασμός Εαρινό Εξάμηνο Κυκλώματα CMOS. Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασμός Εαρινό Εξάμηνο Κυκλώματα CMOS. Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασμός Εαρινό Εξάμηνο 2005 Κυκλώματα CMOS Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Κυκλώματα CMOS Περίληψη Τρανζίστορ και μοντέλα διακόπτη ίκτυα CMOS

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 6ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 6ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα 6ο. Λιούπης Κίνδυνοι για ένα ολοκληρωµένο CMOS Ηλεκτροστατική εκκένωση (electrostatic discharge ESD) ανταλλαγή στατικών φορτίων και δηµιουργία σπινθήρα, όταν πλησιάσουν δύο σώµατα

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες Επιμέλεια Διαφανειών: Δ. Μπακάλης Πάτρα, Φεβρουάριος 2009 Αξιωματικός Ορισμός Άλγεβρας Boole Άλγεβρα Boole: είναι μία

Διαβάστε περισσότερα

2. ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ. e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ- ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1

2. ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ. e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ- ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1 2. ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ- ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1 ΟΙ ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ NOT, AND ΚΑΙ OR Οι βασικές πράξεις της Άλγεβρας Boole είναι οι πράξεις NOT, ANDκαι OR. Στα ψηφιακά

Διαβάστε περισσότερα

Καθυστέρηση στατικών πυλών CMOS

Καθυστέρηση στατικών πυλών CMOS Καθυστέρηση στατικών πυλών CMOS Πρόχειρες σημειώσεις Γιώργος Δημητρακόπουλος Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστήμιο Κρήτης Άνοιξη 2008 Παρόλο που οι εξισώσεις των ρευμάτων των MOS τρανζίστορ μας δίνουν

Διαβάστε περισσότερα

Λογικά Κυκλώματα CMOS. Διάλεξη 5

Λογικά Κυκλώματα CMOS. Διάλεξη 5 Λογικά Κυκλώματα CMOS Διάλεξη 5 Δομή της διάλεξης Εισαγωγή Η τεχνολογία αντιστροφέων CMOS Λειτουργία του κυκλώματος Χαρακτηριστική μεταφοράς τάσης Περιθώρια θορύβου Κατανάλωση ισχύος Οι πύλες CMOS NOR

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (1 η σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (1 η σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (1 η σειρά διαφανειών) Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, ιδιαίτερα τα ψηφιακά χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση λογικών συναρτήσεων και την αποθήκευση

Διαβάστε περισσότερα

Μνήμες RAM. Διάλεξη 12

Μνήμες RAM. Διάλεξη 12 Μνήμες RAM Διάλεξη 12 Δομή της διάλεξης Εισαγωγή Κύτταρα Στατικής Μνήμης Κύτταρα Δυναμικής Μνήμης Αισθητήριοι Ενισχυτές Αποκωδικοποιητές Διευθύνσεων Ασκήσεις 2 Μνήμες RAM Εισαγωγή 3 Μνήμες RAM RAM: μνήμη

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Ηµιαγώγιµα υλικά και πυρίτιο Η κατασκευή ενός ολοκληρωµένου κυκλώµατος γίνεται µε βάση ένα υλικό ηµιαγωγού (semiconductor), το οποίο

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες Κεφάλαιο 3 Λογικές Πύλες 3.1 Βασικές λογικές πύλες Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που εκτελούν τις βασικές πράξεις της Άλγεβρας Boole καλούνται λογικές πύλες.κάθε τέτοια πύλη δέχεται στην είσοδό της σήματα με

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 2 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab

Κεφάλαιο 2 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων CMOS Αναστροφέας Κεφάλαιο ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας VLSI Systems ad Computer Architecture Lab ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Διάρθρωση 1. I V χαρακτηριστική

Διαβάστε περισσότερα

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design

Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων. Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design Υ52 Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και Συστημάτων Δεληγιαννίδης Σταύρος Φυσικός, MsC in Microelectronic Design TEI Πελοποννήσου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε.

Διαβάστε περισσότερα

Εκτέλεση πράξεων. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά και Δυαδική Λογική. Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς. Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Εκτέλεση πράξεων. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά και Δυαδική Λογική. Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς. Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 24-5 Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς (λογικές πράξεις) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης ; Ποιες κατηγορίες

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΗ 1η: ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ MOSFET Σκοπός της άσκησης Στην άσκηση αυτή θα μελετήσουμε το τρανζίστορ τύπου MOSFET και τη λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I Επιμέλεια: Γεώργιος Θεοδωρίδης, Επίκουρος Καθηγητής Ανδρέας Εμερετλής, Υποψήφιος Διδάκτορας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Σημείωμα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ - VLSI Ενότητα: Συνδιαστικά κυκλώματα, βασικές στατικές λογικές πύλες, σύνθετες και δυναμικές πύλες Κυριάκης

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ : ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδος. 24/11/2011 12:09 Όνομα: Λεκάκης Κωνσταντίνος καθ. Τεχνολογίας

ΘΕΜΑ : ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδος. 24/11/2011 12:09 Όνομα: Λεκάκης Κωνσταντίνος καθ. Τεχνολογίας ΘΕΜΑ : ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδος 24/11/2011 12:09 καθ. Τεχνολογίας ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ Ένας μικροεπεξεργαστής είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα που επεξεργάζεται όλες τις πληροφορίες σε ένα

Διαβάστε περισσότερα

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 25-6 Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς (λογικές πράξεις) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Εκτέλεση πράξεων

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε. ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε. ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Γιάννης Λιαπέρδος 2 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΔΙΑΛΕΞΗΣ Άλγεβρα Διακοπτών Κυκλωματική Υλοποίηση Λογικών Πυλών με Ηλεκτρονικά

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες Πρώτο Κεφάλαιο Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα 1.1 Αναλογικά και Ψηφιακά Σήματα και Συστήματα... 1 1.2 Βασικά Ψηφιακά Κυκλώματα... 3 1.3 Ολοκληρωμένα κυκλώματα... 4 1.4 Τυπωμένα κυκλώματα... 7 1.5 Εργαλεία

Διαβάστε περισσότερα

Λογικά Κυκλώματα NMOS. Διάλεξη 4

Λογικά Κυκλώματα NMOS. Διάλεξη 4 Λογικά Κυκλώματα NMOS Διάλεξη 4 Δομή της διάλεξης Η Σχεδίαση του Αντιστροφέα NMOS με Ωμικό Φόρτο Η Στατική Σχεδίαση του Αντιστροφέα NMOS με Κορεσμένο Φόρτο ΟΑντιστροφέαςΝMOS με Γραμμικό Φόρτο ΟΑντιστροφέαςΝMOS

Διαβάστε περισσότερα

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ MOS KAI CMOS

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ MOS KAI CMOS Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική (ΕΤΥ-482) 1 ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ MOS KAI CMOS Α. Αναστροφέας MOSFET. Α.1 Αναστροφέας MOSFET µε φορτίο προσαύξησης. Ο αναστροφέας MOSFET (πύλη NOT) αποτελείται από

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 4 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Λογικός Φόρτος 2

Κεφάλαιο 4 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Λογικός Φόρτος 2 ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Λογικός Φόρτος Κεφάλαιο 4 ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ VLSI Διάρθρωση. Μοντέλο γραμμικής καθυστέρησης. Λογικός και ηλεκτρικός φόρτος

Διαβάστε περισσότερα

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΕΝΟΤΗΤΑ Μ ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Εκπαιδευτής: Γ. Π. ΠΑΤΣΗΣ, Επικ. Καθηγητής, Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών, ΤΕΙ Αθήνας ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ. Τι σημαίνει

Διαβάστε περισσότερα

Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου Τα πιο βασικά στοιχεία δομής των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρονική Μάθημα VIΙΙ Ψηφιακά Κυκλώματα Υλοποίηση Λογικών Συναρτήσεων

Ηλεκτρονική Μάθημα VIΙΙ Ψηφιακά Κυκλώματα Υλοποίηση Λογικών Συναρτήσεων Ηλεκτρονική Μάθημα VIΙΙ Ψηφιακά Κυκλώματα Υλοποίηση Λογικών Συναρτήσεων Καθηγητής Αντώνιος Γαστεράτος Τμήμα Ε.ΔΙ.Π. Μηχανικών Δρ. Αθανάσιος Παραγωγής Ψωμούλης και Διοίκησης, Δ.Π.Θ. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Κεφάλαιο 1ο. Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες. (c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ17

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Κεφάλαιο 1ο. Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες. (c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ17 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Κεφάλαιο 1ο Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες Αναλογικά μεγέθη Αναλογικό μέγεθος ονομάζεται εκείνο που μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή σε μια περιοχή τιμών, όπως η ταχύτητα, το βάρος,

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI Ε.Μ.Π. - ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ VLSI

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 3 η Ο ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ CMOS

ΑΣΚΗΣΗ 3 η Ο ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ CMOS ΑΣΚΗΣΗ 3 η Ο ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑΣ CMOS ΘΕΩΡΙΑ Οι ασκήσεις 3 και 4 αφορούν τον αντιστροφέα CMOS, ο οποίος είναι η απλούστερη αλ α ταυτόχρονα και σημαντικότερη πύλη για την κατανόηση της λειτουργίας των Ολοκληρωμένων

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές CMOS Λογικές οικογένειες (CMOS και Domino)

Βασικές CMOS Λογικές οικογένειες (CMOS και Domino) Βασικές CMOS Λογικές οικογένειες (CMOS και Domino) CMOS Κάθε λογική πύλη αποτελείται από δύο τμήματα p-mos δικτύωμα, τοποθετείται μεταξύ τροφοδοσίας και εξόδου. Όταν είναι ενεργό φορτίζει την έξοδο στην

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Διπολικά τρανζίστορ Το διπολικό τρανζίστορ (bipolar ή BJT) είναι ένας κρύσταλλος τριών στρωμάτων με διαφορετικό επίπεδο εμπλουτισμού: τον εκπομπό Ε, τη βάση

Διαβάστε περισσότερα

Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, που στηρίζουν τη λειτουργία τους σε δύο τύπους

Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, που στηρίζουν τη λειτουργία τους σε δύο τύπους 3. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΓΚΑΡΣΙΟΥ ΠΕΔΙΟΥ (Field Effect Transistor FET) 3.1. Γενικά Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, που στηρίζουν τη λειτουργία τους σε δύο τύπους φορέων (ηλεκτρόνια και οπές), τα τρανζίστορ

Διαβάστε περισσότερα

Η αντιστοιχία των παραπάνω επαφών με αυτές του διπολικού τρανζίστορ είναι (προφανώς) η εξής: S E, D C, G B.

Η αντιστοιχία των παραπάνω επαφών με αυτές του διπολικού τρανζίστορ είναι (προφανώς) η εξής: S E, D C, G B. 3. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΓΚΑΡΣΙΟΥ ΠΕΔΙΟΥ (Field Effect Transistor FET) 3.1. Γενικά Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, που στηρίζουν τη λειτουργία τους σε δύο τύπους φορέων (ηλεκτρόνια και οπές), τα τρανζίστορ

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή. Στατική Λειτουργία V DD Q P Q N Q N =SAT QP=LIN QN=LIN Q P =SAT. Vi (Volts)

Εισαγωγή. Στατική Λειτουργία V DD Q P Q N Q N =SAT QP=LIN QN=LIN Q P =SAT. Vi (Volts) Εισαγωγή Η τεχνολογία COS εφευρέθηκε από τον Δρ. Frank Wanlass (17/5/33) το 1963 και κατοχυρώθηκε με πατέντα το 1967 (Αρ. πατέντας 3,356,5). Η COS τεχνολογία είναι αυτή που έχει κάνει πραγματικότητα την

Διαβάστε περισσότερα

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 6: Λογικές πύλες και λογικά κυκλώματα

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 6: Λογικές πύλες και λογικά κυκλώματα K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 6: Λογικές πύλες και λογικά κυκλώματα Γιάννης Λιαπέρδος TEI Πελοποννήσου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ Λογικές πύλες Περιεχόμενα 1 Λογικές πύλες

Διαβάστε περισσότερα

Ερωτήσεις θεωρίας Σημειώσεις στο τρανζίστορ MOSFET

Ερωτήσεις θεωρίας Σημειώσεις στο τρανζίστορ MOSFET Ερωτήσεις θεωρίας Σημειώσεις στο τρανζίστορ MOSFET 1. Nα σχεδιάσετε τη δομή (διατομή) και το κυκλωματικό σύμβολο ενός τρανζίστορ MOSFET πύκνωσης (ή εμπλουτισμού) καναλιού τύπου n. 2. Να αναπτύξετε τις

Διαβάστε περισσότερα

Δεύτερο Σετ Φροντιστηριακών ασκήσεων Ψηφιακών Ηλεκτρονικών. Δρ. Χ. Μιχαήλ

Δεύτερο Σετ Φροντιστηριακών ασκήσεων Ψηφιακών Ηλεκτρονικών. Δρ. Χ. Μιχαήλ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ Δεύτερο Σετ Φροντιστηριακών ασκήσεων Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Δρ. Χ. Μιχαήλ Πάτρα, 2009 ΑΣΚΗΣΗ 1 Αναλύστε τι ισχύει για την πύλη DTL του Σχ.1, ανάλογα

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI I 2 η Εργαστηριακή Άσκηση Μελέτη των Παρασιτικών Χωρητικοτήτων και της Καθυστέρησης στα Κυκλώματα CMOS Άδειες Χρήσης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Φυσική σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Φυσική σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Βασικές έννοιες και τεχνικές Γιώργος Δημητρακόπουλος Δημοκριτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Φθινόπωρο 2013 Ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα 1 Τι χρειαζόμαστε για να φτιάξουμε

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΠΕΔΙΟΥ. Eλεγχος εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου με την εφαρμογή εξωτερικού δυναμικού στην πύλη (gate, G).

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΠΕΔΙΟΥ. Eλεγχος εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου με την εφαρμογή εξωτερικού δυναμικού στην πύλη (gate, G). ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι 1. Ημιαγωγική δίοδος Ένωση pn 2. Τρανζίστορ FET 3. Πόλωση των FET - Ισοδύναμα κυκλώματα 4. Ενισχυτές με FET 5. Διπολικό τρανζίστορ (BJT) 6. Πόλωση των BJT - Ισοδύναμα κυκλώματα 7. Ενισχυτές

Διαβάστε περισσότερα

10o ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Στοιχεία Χωροθεσίας (Layout) CMOS

10o ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Στοιχεία Χωροθεσίας (Layout) CMOS 10o ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Στοιχεία Χωροθεσίας (Layout) CMOS Εισαγωγή Θα ξεκινήσουμε σχεδιάζοντας της χωροθεσία μεμονωμένων διατάξεων Θα σχεδιάσουμε τα διάφορα επίπεδα της διάταξης (του τρανζίστορ). Τα ΟΚ κατασκευάζονται

Διαβάστε περισσότερα

HY:433 Σχεδίαση Αναλογικών/Μεικτών και Υψισυχνών Κυκλωμάτων

HY:433 Σχεδίαση Αναλογικών/Μεικτών και Υψισυχνών Κυκλωμάτων HY:433 Σχεδίαση Αναλογικών/Μεικτών και Υψισυχνών Κυκλωμάτων «Ηλεκτρικός Θόρυβος» Φώτης Πλέσσας fplessas@e-ce.uth.gr Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Δομή Παρουσίασης Εισαγωγή Στατιστικά Χαρακτηριστικά

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στις κρυσταλλολυχνίες (Transistors)

Εισαγωγή στις κρυσταλλολυχνίες (Transistors) Εισαγωγή στις κρυσταλλολυχνίες (Transistors) Dr. Petros Panayi Διακόπτες Ένας διακόπτης είναι μια συσκευή που αλλάζει τη ροή ενός κυκλώματος. Το πρότυπο είναι μια μηχανική συσκευή (παραδείγματος χάριν

Διαβάστε περισσότερα

Γενικά Στοιχεία Ηλεκτρονικού Υπολογιστή

Γενικά Στοιχεία Ηλεκτρονικού Υπολογιστή Γενικά Στοιχεία Ηλεκτρονικού Υπολογιστή 1. Ηλεκτρονικός Υπολογιστής Ο Ηλεκτρονικός Υπολογιστής είναι μια συσκευή, μεγάλη ή μικρή, που επεξεργάζεται δεδομένα και εκτελεί την εργασία του σύμφωνα με τα παρακάτω

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Αγγελική Αραπογιάννη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών The MOS Transistor Polysilicon Aluminum 2 N-MOS Τρανζίστορ Διάταξη τριών

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (10 η σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (10 η σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (10 η σειρά διαφανειών) Σχεδιασμός και Προσομοίωση Βασικών Κυκλωμάτων Τεχνολογίας CMOS Με βάση το εργαλείο σχεδιασμού Microwind Σκοπός: η

Διαβάστε περισσότερα

Χρήση διακοπτών για την κατασκευή λογικών πυλών Εισαγωγή στις οικογένειες πυλών nmos, CMOS, κα.

Χρήση διακοπτών για την κατασκευή λογικών πυλών Εισαγωγή στις οικογένειες πυλών nmos, CMOS, κα. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Τομέας Επικοινωνιών, Ηλεκτρονικής και Συστημάτων Πληροφορικής Εισαγωγή στη Σχεδίαση VLSI Χρήση διακοπτών για την κατασκευή

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 2 ο. ΑΛΓΕΒΡΑ Boole ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 2 ο. ΑΛΓΕΒΡΑ Boole ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑ 2 ο ΑΛΓΕΒΡΑ Boole ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ 2009-10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ 1 Άλγεβρα Βοοle η θεωρητική βάση των λογικών κυκλωμάτων Η άλγεβρα Βοοle ορίζεται επάνω στο σύνολο

Διαβάστε περισσότερα

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μικροηλεκτρονική - VLSI Ενότητα 6.3: Συνδυαστική Λογική - Δυναμικές Πύλες Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

Σχεδίαση Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI

Σχεδίαση Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI Σχεδίαση Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI «Τρανζίστορ και Απλά Κυκλώματα» (επανάληψη βασικών γνώσεων) Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ 1 Δομή Παρουσίασης MOSFET

Διαβάστε περισσότερα

1.1 Θεωρητική εισαγωγή

1.1 Θεωρητική εισαγωγή ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ NOT, AND, NAND Σκοπός: Να εξοικειωθούν οι φοιτητές µε τα ολοκληρωµένα κυκλώµατα της σειράς 7400 για τη σχεδίαση και υλοποίηση απλών λογικών συναρτήσεων.

Διαβάστε περισσότερα

Λογικά Κυκλώματα με Διόδους, Αντιστάσεις και BJTs. Διάλεξη 2

Λογικά Κυκλώματα με Διόδους, Αντιστάσεις και BJTs. Διάλεξη 2 Λογικά Κυκλώματα με Διόδους, Αντιστάσεις και BJTs Διάλεξη 2 Δομή της διάλεξης Επανάληψη άλγεβρας Boole Λογική με διόδους Λογική Αντιστάσεων-Τρανζίστορ (Resistor-Transistor Logic ή RTL) Λογική Διόδων-Τρανζίστορ

Διαβάστε περισσότερα

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Συνδιαστικά Λογικά Κυκλώματα / Ολοκληρωμένα Κυκλώματα 1

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Συνδιαστικά Λογικά Κυκλώματα / Ολοκληρωμένα Κυκλώματα 1 ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Συνδυαστική Λογική / Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (Μέρος Γ) Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ Περίληψη Έξοδοι υψηλής εμπέδησης: απομονωτές tri-state, πύλες μετάδοσης Ολοκληρωμένα

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστηριακή άσκηση. Κανόνες σχεδίασης και κατασκευαστικές λεπτομέρειες στη σχεδίασης μασκών (layout) και προσομοίωσης κυκλώματος VLSI

Εργαστηριακή άσκηση. Κανόνες σχεδίασης και κατασκευαστικές λεπτομέρειες στη σχεδίασης μασκών (layout) και προσομοίωσης κυκλώματος VLSI Ε.Μ.Π. - ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ VLSI

Διαβάστε περισσότερα

V Vin $N PULSE 1.8V p 0.1p 1n 2n M M1 $N 0002 $N 0001 Vout $N 0002 MpTSMC180 + L=180n + W=720n + AD=0.324p + AS=0.

V Vin $N PULSE 1.8V p 0.1p 1n 2n M M1 $N 0002 $N 0001 Vout $N 0002 MpTSMC180 + L=180n + W=720n + AD=0.324p + AS=0. Εργασία Μικροηλεκτρονικής 2013-2014 Θέμα: Σχεδίαση και Ανάλυση CMOS Αντιστροφέα και CMOS Λογικών Κυκλωμάτων στο SPICE Ονοματεπώνυμο: Αλέξανδρος Γεώργιος Μουντογιαννάκης Σχολή: Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ 1.1 ΣΚΟΠΟΣ Η εξοικείωση με τη λειτουργία των Λογικών Πυλών και των Πινάκων Αληθείας. 1.2 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Οι λογικές πύλες είναι ηλεκτρονικά κυκλώματα που δέχονται στην είσοδο ή στις

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων Χειμερινό Εξάμηνο 2018-2019 Ροή Σχεδίασης Κυκλωμάτων και Εργαλεία CAD ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου 1 Transistor: Δομική μονάδα κυκλωμάτων Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΔΙΟΔΟΣ (Μάθημα 4 ο 5 ο 6 ο 7 ο ) 1/12 4 o εργαστήριο Ιδανική δίοδος n Συμβολισμός της διόδου n 2/12 4 o εργαστήριο Στατική χαρακτηριστική διόδου Άνοδος (+) Κάθοδος () Αν στην ιδανική

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (3 ο σειρά διαφανειών)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Δρ. Δ. Λαμπάκης (3 ο σειρά διαφανειών) ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Δρ. Δ. Λαμπάκης (3 ο σειρά διαφανειών) Οι βαθμίδες εξόδου διαμορφώνουν τις στάθμες τάσης που εμφανίζονται στους ακροδέκτες ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων Χειμερινό Εξάμηνο 2017-2018 Ροή Σχεδίασης Κυκλωμάτων και Εργαλεία CAD ΗΥ220 - Γιώργος Καλοκαιρινός & Βασίλης Παπαευσταθίου 1 Transistor: Δομική μονάδα κυκλωμάτων Τα

Διαβάστε περισσότερα

Η επικράτηση των ψηφιακών κυκλωμάτων 1o μέρος

Η επικράτηση των ψηφιακών κυκλωμάτων 1o μέρος Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Τομέας Επικοινωνιών, Ηλεκτρονικής και Συστημάτων Πληροφορικής Εισαγωγή στη Σχεδίαση VLSI Η επικράτηση των ψηφιακών κυκλωμάτων

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΙΙ) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Τεχνολογία και

Διαβάστε περισσότερα