Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik CMOS Logikgatter


von Sven (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Leute,

ich hoffe auf eure Hilfe. Ich habe ein Problem beim Lösen folgender 
Aufgabe:

Geben Sie für alle möglichen Eingangszustände von A und B die 
Schaltzustände der Transistoren T1 bis T10 an.

A  B  T1   T2   T3   T4   T5   T6  T7   T8   T9   T10  Q1  Q
0  0  Aus  Aus  Ein  Ein (Aus) Aus Aus (Ein) Ein  Ein  1   0
0  1
1  0
1  1

Wäre echt nett, wenn jemand mir auf die Sprünge helfen würde. Laut 
Lösung sind meine eingeklammerten Ergebnisse falsch, was ich nicht 
nachvollziehen kann. Bei T5 handelt es sich doch um einen n-Kanal, der 
bei 0V nicht leitet, also Aus sein müsste? Bei T8 um einen p-Kanal, der 
müsste doch bei 0V leiten? Denn sonst habe ich anscheinend das Prinzip 
der Aufgabe nicht verstanden.

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> Bei T5 handelt es sich doch um einen n-Kanal, der
> bei 0V nicht leitet,
Ja
> also Aus sein müsste?
Nein, wenn T3 und T4 leiten, dann liegt Vdd am Gate von T5 an, er leitet 
also.

> Bei T8 um einen p-Kanal, der
> müsste doch bei 0V leiten?
Ja, es liegt aber Vdd am Gate an.


PS: Ein kleiner Tipp: T1, T2, T3 und T4 bilden ein NOR.

: Bearbeitet durch User
von Sven (Gast)


Lesenswert?

Achso jetzt verstehe ich es, man darf nicht nur die einzelnen Kanäle 
sturr betrachten sondern muss das Ganze in Realtion setzen zu den 
vorherigen Kanälen oder? Eine Sache verstehe ich immer noch nicht, wie 
kommt man auf Q = 0

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> wie kommt man auf Q = 0
T8 sperrt, T5 leitet und zieht den Ausgang auf Masse und das ist bei 
positiver Logik 0.

von Sven (Gast)


Lesenswert?

Das würde doch bedeuten, dass ich sofort die Ergebnisse für Q1 
aufschreiben kann.

A B  Q1
0 0  1
0 1  0
1 0  0
1 1  0

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> Das würde doch bedeuten, dass ich sofort die Ergebnisse für Q1
> aufschreiben kann.
Ja

von Sven (Gast)


Lesenswert?

Ah vielen Dank, ich sehe es jetzt:D.

In der nächsten Aufgabe ist gefragt, welche logische Funktion die 
Schaltung an den Ausgängen Q und Q1 realisiert.

Q1 realisiert ein NOR, wie du schon erwähnt hattest.

Aber wie kommt man auf diese Formel:

Q = 'A B + A 'B

' = negiert

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> Aber wie kommt man auf diese Formel:
>
> Q = 'A B + A 'B
Ich sehe zwei Möglichkeiten:
1) Alles Kombinationen an den Eingängen durchprobieren, Tabelle 
aufstellen und DNF bilden.

2) Aus dem Pulldown Netzwerk (T5, T6, T7) kann man Q' ablesen:
Parallel = OR, Serie = AND:
1
Q' = Q1 + AB                  Q1 = (A + B)'
2
Q' = (A + B)' + AB            De Morgan
3
Q' = A'B' + AB                Auf beiden Seiten Invertieren
4
Q'' = (A'B' + AB)'            X'' = X; De Morgan
5
Q = (A'B')' (AB)'             De Morgan
6
Q = (A + B) (A' + B')         Ausmultiplizieren
7
Q = AA' + AB' + A'B + BB'     XX' = 0
8
Q = 0 + AB' + A'B + 0         X + 0 = X
9
Q = AB' + A'B

: Bearbeitet durch User
von Sven (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für deine Hilfe. Das Umformen ist mir klar, aber wie man auf
Q' = (A + B)' + A B  kommt, ist mir noch nicht ersichtlich und wieso man 
nur T5-Tt betrachtet.

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> ist mir noch nicht ersichtlich und wieso man
> nur T5-Tt betrachtet.
Tt?

von Sven (Gast)


Lesenswert?

Ah sorry T5, T6 und T7 meinte ich.

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> Ah sorry T5, T6 und T7 meinte ich.
Die 3 Transistoren bilden das Pulldown Netzwerk am Ausgang, das Pullup 
Netzwerk (T8, T9, T10) mach im Normalfall das gleiche nur negiert, also 
reicht es eines der beiden Anzusehen.

P.S. Gerade ist mir aufgefallen, dass in diesem Fall der Weg übers 
Pullup Netzwerk schneller wäre:
1
Q = (A'+B')Q1'                Q1' = (A + B)'' = (A + B)
2
Q = (A' + B')(A + B)          Ausmultiplizieren
3
Q = AA' + AB' + A'B + BB'     XX' = 0
4
Q = 0 + AB' + A'B + 0         X + 0 = X

: Bearbeitet durch User
von Sven (Gast)


Lesenswert?

Danke, das mit dem Pullup und Pulldown Netzwerk verstehe ich jetzt. Aber 
ich kann die erste Zeile „Q' = Q1 + AB” nicht aufstellen.

Verstehe ich folgende Zeile richtig?
Parallel = OR, Serie = AND
T9 und T8 sind in Reihe,also mit einem AND verbunden. T9 und T10 
parallel OR verknüpft.

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Sven schrieb:
> Verstehe ich folgende Zeile richtig?
> Parallel = OR, Serie = AND
> T9 und T8 sind in Reihe,also mit einem AND verbunden. T9 und T10
> parallel OR verknüpft.
So ungefähr T9 und T10 sind parallel und das Ganze in Reihe zu T8,
Es ist also Q = (T9 + T10) T8.
Weil die Transistoren P-MOS sind, werden die Eingangsvariablen noch 
invertiert: T9 = A'   T10 = B'   T8 = Q1',
Also: Q = (A'+B')Q1'.

Das Pullup Netzwerk macht Q und das Pulldown Q'. Beim PdN werden 
Eingangsvariablen da es N-MOS sind nicht invertiert.

: Bearbeitet durch User
von Sven (Gast)


Lesenswert?

Okey soweit klar nur noch eine Kleinigkeit. Ist T8 = Q1' wegen der 
Vebindung, also weil es mit Q1 verbunden ist?

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?

Ja

von Sven (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für deine Geduld und Hilfe :)).

von Joe F. (easylife)


Lesenswert?

Komplizierter kann man ein XOR nicht bauen ;-)
Aber schöne Übung.

von Max H. (hartl192)


Lesenswert?


: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Max H. schrieb:
> Oder mit nur 6 Transistoren:
> https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/CmosXORGate.png

Bei diesem "Spar"gatter gelangen für bestimmte Eingangskombinationen die
Eingangssignale unverstärkt an den Ausgang, und eine Last am Ausgang
belastet dann auch die Eingangssignale. Deswegen ist es nicht universell
einsetzbar. Wenn man mit diesen Nachteilen leben kann, kommt man auch
mit nur vier Transistoren aus:

  http://www.hindawi.com/journals/vlsi/2012/173079.fig.004b.jpg

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.