Digitális elektronika Digitális rendszerek Digitális elektronika

Logikai hálózatok áramköri megvalósítása, sebesség és fogyasztás, inverter - modell, számítógépes szimuláció Logikai hálózatok áramköri megvalósítása: Logikai hálózatok bemeneti és kimeneti jelei kétállapotú jelek, csak 0 illetve 1 értéket vehetnek fel. A gyakorlatban meg kell határozni azt a fizikai jelet, amelyik ezt az információt hordozni fogja. Ez a legtöbb esetben a feszültség. Megállapodás szerint a 0 logikai értéknek általában a 0 Volt (illetve a 0 Volthoz közeli 0Volt...0.4 Volt feszültségtartomány felel meg), az 1 logikai értéknek pedig a +5 Volt (illetve a hozzá közel eső feszültség-tartomány). Áramkörileg a legegyszerűbben az inverter valósítható meg, egy vezérelt kapcsolóval, és egy ellenállással:

Inverter modell

Ellenütemű inverter

Két bemenetű NOR kapu

Háromállapotú, TRI-STATE kimenet

A MOS tranzisztor, mint vezérelt kapcsoló, egyszerű kapu-áramkörök, CMOS áramkörök, nagysebességű áramkörök Elektronika: Elektronikus áramkör: olyan villamos kapcsolás, amelyben az elektronok vezérelt áramlásán alapuló eszközök, félvezető eszközök vannak. Erősítő eszköz: kimeneti jel teljesitménye nagyobb, mint a bemeneti jelé. Történeti kialakulás:1912 elektroncső, trióda Mai korszerű eszközök: félvezető eszközök A digitális technikában manapság használt legfontosabb félvezető eszköz: a MOS tranzisztor. (MOS FET: Metal-Oxid-Semiconductor Field Effect Transistor, MOS térvezérlésű tranzisztor) Felépítése, működése:

A vezérlő feszültség értéke kb A vezérlő feszültség értéke kb. 0 Volt: nincs csatorna, nem folyik áram S és D között, olyan, mint egy kikapcsolt kapcsoló. (ROFF.> 1e7 ohm).

A vezérlő feszültség értéke kb. 4 A vezérlő feszültség értéke kb. 4....5 Volt: a pozitív feszültség hatására elektronok gyűlnek össze a GATE elektróda alatt, létrejön a csatorna, megindulhat az áram. Olyan, mint egy bekapcsolt kapcsoló. (RON.< 10 ohm).

Erősítőelem: bemeneten gyakorlatilag nem folyik áram, vezérléséhez igen kis teljesítmény kell ( térvezérlésű eszköz). A kimeneti áram arányos lesz a vezérlő feszültség értékével. Mivel a csatornában az áramot a negativ töltésű elektronok vezetik, az eszköz neve: NMOS tranzisztor. Ha egy integrált áramkörben csak NMOS tranzisztorok vannak, akkor beszélünk NMOS IC-ről. Természetesen ellentétes polaritású töltéshordozókkal (vigyázat: elektronhiány = lyuk) működő MOS tranzisztor is létezik, ez a PMOS tranzisztor. Az ellenütemben vezérelt kapcsolókkal felépülő inverter megvalósítható egy NMOS és egy PMOS tranzisztorral. Mivel a két tranzisztor egymást kiegészítő un. komplementer párt alkot, az ilyen inverter neve (az angol nyelvű elnevezés rövidítéseként): CMOS inverter A komplementer tranzisztorokat alkalmazó IC neve: CMOS IC

CMOS inverter

Nagyobb sebesség (kapcsolási frekvencia) esetén miért növekszik meg a fogyasztás?

EPROM/EEPROM

FLASH MEMÓRIA