2004年04月19日

インバータ続き

今日はあんまり酔っ払ってないので、2度目の投稿。でも、少し気持ちよくなっている。

さて、入力が0Vの場合だ。Vinが0Vの場合、まずPMOSがどうなるかだ。ゲート電圧が0Vで、Vddであるソース電圧が5Vになっている。前回少し説明したのと同じように、ソースは基板電圧と同じになるようにしてあるので、基板(ソース)から見るとゲートは-5Vになっている。ということは前回設定したPMOSのVthである-3Vを絶対値で軽く上回っていることになる。ということは、PMOSがONするってことだ。ちなみに、このときPMOSのドレイン電圧(Vd)がいくつなんてのは、前回のNMOSがONのときと同じで考えない。こんがらがるからね。

一方、NMOSのほうはどうであろう。ゲートが0V、Vs(ソース電圧)もGndで0Vになっている。これじゃあ、基板に対してゲート電圧は0Vと0Vで電位差がなくて、NMOSのVthである3Vにはるか及ばない。ということで、NMOSは入力電圧が0Vではうんともすんとも言わない。

で、PMOS、NMOSこれ二つをあわせてみるとどういうことになるか。PMOSは入力電圧ゼロでON、NMOSは入力電圧ゼロでOFF。これは前回の入力5Vのときと同じように考えると、PMOS側がONしているわけだから、このPMOSトランジスタのチャネル(電流の通り道)部分がPタイプに反転して(Holeの通り道ができる)電流が通ることになる。そしてこの場合もチャネル部分のわずかな抵抗があるだけで、V=IRの電圧降下分を差し引いた電圧がVoutに出ることになる。

前回は長くなったので詳しくは説明しなかったが、今回の場合でちょっと説明しよう。V=IRでRがむちゃくちゃ小さいとすれば、その電圧降下はわずかだ。Vddに5Vかかっているとしても、PMOSがONしたときのそこを電流が通るときの抵抗がむちゃくちゃ小さいとすれば、トランジスタでの電圧降下はごくわずかということになる。例えば、0.000001Vなんてことになると、実際の電圧効果を差し引いたVoutの電圧は5V-0.000001V=4.999999Vってことになりほぼ5Vってことになる。

いやー、おもしろいねえ。今の話を全体的に見るとどうなるか。つまり、Vinが0Vの時には、PMOSはONになって、NMOSはうんともすんとも言わない。するとVinで0Vというロウの信号を入れたのにVoutではほぼ5Vのハイって言う信号が出てくる。
あらまあ、不思議。入力信号0(ロウ)が出力信号1(ハイ)にでんぐり返っている。

前回のNMOSがオンする場合と今回のPMOSがオンする場合をあわせると、これがCMOSインバータの動作ってことになる。これで、ちゃんと1が0、0が1っていう論理回路になったでしょ。

次は半導体のインバータのちょっとした補足。忘れないようにメモしておくと、抵抗とかNMOSだけを使った場合。
posted by ピッコロ大魔王 at 21:01| Comment(0) | TrackBack(0) | 回路 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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