Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Und Gatter in CMOS


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von Flo (Gast)


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Ein Und Gatter wird im der CMOS Technologie immer mit 6 Transistoren 
(wie im digitalen Bild) realisiert. Warum aber nicht mit 4 wie in der 
handschriftlichen Zeichnung ?

von Achim S. (Gast)


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Flo schrieb:
> Warum aber nicht mit 4 wie in der
> handschriftlichen Zeichnung ?

Sollen die Transistoren in der handschriftlichen Zeichnung MOSFETs 
darstellen? Oben NMOS und unten PMOS (mit dem Kringel am Eingang)?

Dann würde keiner dieser Transistoren jemals sauber eingeschaltet 
werden. Wenn z.B. x und y auf 1 liegen, dann schafft es der Ausgang nur 
bis auf Versorgungsspannung - Schwellspannung der NMOS. Dann sperrt der 
NMOS-FET, der bei dir eigentlich niederohmig den Ausgang auf high 
treiben sollte.

Beim PMOS an GND läuft es genau so - du bekommst den Ausgang nicht auf 
GND heruntergezogen.

von Bauform B. (bauformb)


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So ähnliche gab es als CD4000U - 'U' wie unbuffered. Ohne die 
zusätzliche Ausgangsstufe kann dein UND je nach Eingangszuständen 
unterschiedlich viel Strom liefern. Das mögen manche Leute nicht. Mit 6 
Transistoren kann man auch 2 große, niederohmige als Ausgangstreiber 
spendieren und die "Logik-Transistoren" kleiner und schneller machen.

von (prx) A. K. (prx)


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Flo schrieb:
> Warum aber nicht mit 4 wie in der
> handschriftlichen Zeichnung ?

https://www.ti.com/lit/gpn/cd4001ub

von Tim  . (cpldcpu)


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Flo schrieb:
> Ein Und Gatter wird im der CMOS Technologie immer mit 6 Transistoren
> (wie im digitalen Bild) realisiert. Warum aber nicht mit 4 wie in der
> handschriftlichen Zeichnung ?

Prinzipiell ist beides möglich. Die Aussage, dass nie die 
4-Transistor-Variante genutzt wird ist also nicht ganz richtig. Hat ja 
auch A.K. schon gezeigt.

Ein Problem der Variante mit 4 Transistoren ist allerdings, dass man die 
PMOS-Transistoren doppelt so groß machen muss, um eine vergleichbar 
niedrige Ausgangsimpedanz zu erreichen. Damit steigt die 
Eingangskapazität, was häufig unerwünscht ist.

von (prx) A. K. (prx)


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Die ungepufferte CD4000UB Serie war zuerst da (hiess damals noch nicht 
UB). Deren Nachteile führten zur gepufferten CD4000B Serie.

von Jack (Gast)


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Tim  . (cpldcpu) schrieb:
> Damit steigt die Eingangskapazität

- genau, das ist schlecht für die Schaltzeiten

und der High-Ausgangswiderstand steigt auch

- noch schlechter für die Schaltzeiten.

Es ist nicht verkehrt, dass alte Schaltungspraxis von jungen (?)
Menschen in Frage gestellt wird. Aber vorher könnte man ja auch mal
den EIGENEN Kopf in Betrieb nehmen:

Die Verschlechterung von Eingangskapazität und Ausgangswiderstand
sind doch sozusagen DIREKT "sichtbar", ...

von Harald W. (wilhelms)


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(prx) A. K. schrieb:

> Die ungepufferte CD4000UB Serie war zuerst da (hiess damals noch nicht
> UB). Deren Nachteile führten zur gepufferten CD4000B Serie.

...und deren Vorteile führten dazu, das die ungepufferte Version
nach wie vor gefertigt wird. :-)

von (prx) A. K. (prx)


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Harald W. schrieb:
> ...und deren Vorteile führten dazu, das die ungepufferte Version
> nach wie vor gefertigt wird. :-)

Alle? M.W. sind nur wenige ungepufferte Typen leidlich verbreitet, 
hauptsächlich für Analoganwendung wie Oszillatoren.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Harald W. schrieb:
> und deren Vorteile

Welche sind das konkret? Ich habe noch nie ein solches Teil eingesetzt.

von (prx) A. K. (prx)


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Quarzoszillator. Gepufferte kannst du da nicht brauchen. Deshalb gibts 
beispielsweise den 74HCU04.

Wen etwas Rauschen nicht stört, der kann damit auch sowas wie 
Mikrofonverstärker bauen.

: Bearbeitet durch User
von Michel M. (elec-deniel)


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für die Zeichnung und das Verständnis kann das kostenfreie LTspice 
weiterhelfen.. :-)
https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

folgende Schaltung umgestellt und schon kann die Schaltung-Simulation 
starten.

Beitrag "Re: CMOS Technologie"

"NAND using CMOS in LTSpice"  S.Rastogi
https://www.youtube.com/watch?v=Xd15XoOY6xE
https://www.youtube.com/channel/UCWbbqnWkfijabw1HRMhCv6Q/videos

https://en.m.wikipedia.org/wiki/4000-series_integrated_circuits
https://www.ti.com/lit/an/scha004/scha004.pdf

Have Fun and a nice 2021 :-)

: Bearbeitet durch User

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