সিএমওএস সম্পর্কে কী দুর্দান্ত?


31

আমি এখানে প্রচুর বিষয় পড়েছি। আমি কিছু লোককে বলেছি যে আমি "সিএমওএস বৈশিষ্ট্যগুলি" পছন্দ করি এবং এর সাথে কিছু ডেটা শিটগুলিতে (এভিআরের মতো) তারা বলে যে এটিতে সিএমওএস বৈশিষ্ট্য ইত্যাদি রয়েছে ... আমি একবার "সিএমওএস সামঞ্জস্যপূর্ণ" শব্দটি মনে করি?

তাহলে "সিএমওএস বৈশিষ্ট্যগুলি" কেন মানুষকে গর্বিত করে?

উত্তর:


42

সিএমওএস (পরিপূরক ধাতব অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর) যুক্তিতে কিছু পছন্দসই বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

  1. উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা। ইনপুট সিগন্যালটি তাদের মধ্যে কী কী নিয়ন্ত্রণ করছে সেগুলি (ধাতব অক্সাইড) এর সাথে ইলেক্ট্রোডগুলি চালিত করছে। এটি তাদের সামান্য পরিমাণের ক্যাপাসিটেন্স দেয়, তবে কার্যত অসীম প্রতিরোধের। এক স্তরে অনুষ্ঠিত সিএমওএস ইনপুটটির বর্তমান বা বাইরে কেবলমাত্র ফুটো, সাধারণত 1 µA বা তারও কম।

  2. ফলাফলগুলি সক্রিয়ভাবে উভয় উপায়ে ড্রাইভ করে।

  3. আউটপুটগুলি বেশ রেল-টু-রেল।

  4. সিএমওএস যুক্তি একটি স্থিত অবস্থায় রাখা অবস্থায় খুব সামান্য শক্তি গ্রহণ করে। এই ক্যাপাসিটারগুলি চার্জ করা হয় এবং ছেড়ে দেওয়া হয় বলে বর্তমান ব্যবহারটি স্যুইচিং থেকে আসে। তারপরেও, অন্যান্য যুক্তির ধরণের তুলনায় এটির পাওয়ার অনুপাতের ভাল গতি রয়েছে।

  5. সিএমওএস গেটগুলি খুব সাধারণ। বেসিক গেটটি একটি ইনভার্টার, যা কেবল দুটি ট্রানজিস্টর। এটি স্বল্প বিদ্যুতের ব্যবহারের সাথে একত্রে অর্থ ঘন সংহতকরণের জন্য নিজেকে ভাল ndsণ দেয়। বা বিপরীতে, আপনি আকার, ব্যয় এবং শক্তির জন্য প্রচুর যুক্তি পান।


19

এটি আইসিতে গেটগুলি কীভাবে তৈরি করা হয় তা বোঝায়। সিএমওএস এর অর্থ পরিপূরক এমওএস (ধাতব অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর), যা যুক্তিটি তৈরি করতে পিএমওএস এবং এনএমওএস (অর্থাত্ পরিপূরক) উভয়ই ব্যবহার করে।
সিএমওএস দ্রুত, একটি বড় পাখা আছে এবং অন্যান্য প্রযুক্তির তুলনায় কম শক্তি ব্যবহার করে।

অন্যান্য পরিবার হ'ল টিটিএল (ট্রানজিস্টর-ট্রানজিস্টর লজিক, এনপিএন / পিএনপি এখনও ব্যবহৃত), ইসিএল (এমিটার কাপল লজিক - দ্রুত তবে প্রচুর শক্তি গ্রহণ করে - এখনও বিভিন্ন রূপে ব্যবহৃত হয়) ডিটিএল (ডায়োড ট্রানজিস্টর লজিক - পুরাতন), এবং আরটিএল (রেজিস্টার ট্রানজিস্টর) যুক্তি (পুরানো)

"সিএমওএস সামঞ্জস্যপূর্ণ" বা "টিটিএল সামঞ্জস্যপূর্ণ" যুক্তি 1 এবং 0 এর জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজের স্তরগুলি বর্ণনা করতে প্রায়শই ব্যবহৃত হয়।


আমি কিছু মিস করছি, তবে সিএমওএস কেবল 'কমপ্লিমেন্টারি মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর' এর পক্ষে দাঁড়ায় না। মোসফেট হ'ল মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর (মুখের বা পাঁচ জন) five আমি এটি যেভাবে বুঝতে পারি, সিএমওএস লজিকটি এমওএসএফইটিগুলি নিয়ে গঠিত, তবে দুটিই সমার্থক নয়।
অ্যালেক্সিয়াস

@ অ্যালেক্সিয়াস - হ্যাঁ, আপনি ঠিক বলেছেন - ঠিক আছে। আমার মস্তিস্ক কোনও কারণে এফইটি যোগ করেছে - বেশিরভাগ লোক এমওএস বলতে কী বোঝায় তা ধরে নিয়ে আমি কেবল "পরিপূরক এমওএস" লাগিয়েছি।
অলি গ্লেজার

I think it was not a problem, since MOS describes the used materials, while FET is the physical principle used by the transistor, so I don't think that it's a problem to stick them together.
clabacchio

1
@clabacchio - probably not, but it's just for the sake of clarity since it's known as CMOS, not CMOSfet.
Oli Glaser

15

Oli and Olin have explained the strengths of CMOS, but let me take a step back.

TL:DR: Complementary logic allows a rail-to rail output voltage swing, and MOSFET transistors are a very scalable technology (billions of transistors can be obtained on a small surface) with some very useful properties (compared to BJT).

Why CMOS?

The need for complementary gates is due to the fact that the simplest gate concept is based on the idea of pull-up and pull-down; this means that there is a device (a transistor or a set of transistors) which pulls the ouput high (to '1') and another device to pull it down (to '0').

The enhancement nMOS, which is the best performing MOSFET, needs a VGS>VT>0.7V in order to turn on and allow a current to flow; for this reason, it works well as a pull-down device, but not so well as a pull-up (it turns off before allowing output voltage to raise to VDD). Hence the idea to use the pMOS, which performs a bit worse (because holes move slower than electrons, but this is another story) but acts perfectly as a pull-up.

So complementary (the 'C' in CMOS) because you use two device that behave in the opposite way and are thus complementary. Then, the logic is inverting because nMOS (that pulls down) requires a high input voltage ('1') to switch on and pMOS requires a low voltage ('0').

But why is MOS good?

And some additional informations: as Olin also said, the main reason for the spreading of MOSFET technology is that it is a planar device, that means that is suitable to be made on the surface of a semiconductor.

This is because, as you can see in the picture, building a MOSFET (this is a n-channel, the p-channel in the same substrate requires an additional doped region called n-well) basically consists in doping the two n+ regions and deposing the gate and the contacts (very very simplified).

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lateral_mosfet.svg

বিজেটি ট্রানজিস্টরগুলি আজ এমওএস-এর মতো প্রযুক্তিতেও তৈরি করা হয়, যার অর্থ একটি পৃষ্ঠের উপর 'এচড', তবে মূলত সেগুলি সেমিকন্ডাক্টরের তিনটি স্তরকে আলাদাভাবে ডোপড করে, সুতরাং এগুলি মূলত পৃথক পৃথক প্রযুক্তির জন্য meant প্রকৃতপক্ষে, তারা এখন যেভাবে নির্মিত তা সিলিকনের বিভিন্ন গভীরতায় এই তিনটি স্তর তৈরি করছে, এবং (কেবল একটি ধারণা দেওয়ার জন্য), সাম্প্রতিক প্রযুক্তিতে তারা স্কোয়ার মাইক্রোমিটার ক্রম বা এমন একটি অঞ্চল দখল করেছে, যখন এমওএস ট্রানজিস্টর হতে পারে <20 এনএম প্রযুক্তিতে নির্মিত (এই মানটি নিয়মিত আপডেট করুন), সামগ্রিক ক্ষেত্র যা প্রায় 100 এনএম² এর চেয়ে কম ক্রম হতে পারে with (ডানদিকে ছবি)

http://openbookproject.net/electricCircuits/Semi/SEMI_2.html

সুতরাং আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে যুক্ত, খুব বড় স্কেল ইন্টিগ্রেশন বা ভিএলএসআই অর্জনের জন্য একটি এমওএসএফইটি ট্রানজিস্টর আরও ভাল (আজকের প্রযুক্তিতে) উপযুক্ত।

যাইহোক, বাইপোলার ট্রানজিস্টরগুলি আরও ভাল রৈখিক বৈশিষ্ট্যের জন্য, এনালগ ইলেক্ট্রনিক্সগুলিতে এখনও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও, একটি বিজেটি একই প্রযুক্তি (ট্রানজিস্টরের মাত্রা হিসাবে বোঝানো) দিয়ে নির্মিত মোসফেটের চেয়ে দ্রুত than

সিএমওএস বনাম এমওএস

নোট করুন যে সিএমওএস এমওএসের সমতুল্য নয়: যেহেতু সি 'কমপ্লিমেন্টারি' এর জন্য, এটি এমওএস গেটগুলির জন্য একটি বিশেষ (এমনকি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হলেও) কনফিগারেশন রয়েছে, যখন উচ্চ গতির সার্কিটগুলি প্রায়শই গতিশীল যুক্তি ব্যবহার করে, যার লক্ষ্য মূলত ইনপুট ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাস করতে পারে দরজা। প্রকৃতপক্ষে, প্রযুক্তিটিকে সীমাতে ঠেলে দেওয়ার চেষ্টা করা হয়েছে, ইনপুটটিতে দুটি গেট ক্যাপাসিটেন্স (সিএমওএস হিসাবে রয়েছে) রাখা কর্মক্ষমতা হ্রাসের কারণ। আপনি বলতে পারেন যে এটি পূর্ববর্তী পর্যায়ে সরবরাহিত বর্তমানকে বাড়িয়ে তোলার পক্ষে যথেষ্ট তবে উদাহরণস্বরূপ, 2x চার্জিং গতির জন্য 2x চার্জিং কারেন্ট প্রয়োজন, যার অর্থ 2x চলাচল, যা 2x চ্যানেল প্রস্থের সাথে অর্জিত হয় - এবং আশ্চর্য - যা দ্বিগুণ হয় ইনপুট ক্যাপাসিট্যান্স।

অন্যান্য টপোলজিগুলি, যেমন পাস-ট্রানজিস্টর যুক্তি, নির্দিষ্ট গেটগুলির কাঠামো সহজ করে তোলে এবং কখনও কখনও উচ্চতর গতি অর্জন করতে পারে।

ইন্টারফেস সম্পর্কে

পরিবর্তনশীল বিষয়, মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং ইন্টারফেসের বিষয়ে কথা বলার সময়, এটি মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে সিএমওএস গেটগুলির উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা নিশ্চিত করা গুরুত্বপূর্ণ যে ইনপুট / আউটপুট পিনগুলি কখনও ভাসমান বামে থাকবে না (যদি তাদের সুরক্ষা থাকে তবে এটি অভ্যন্তরীণভাবে নিশ্চিত করা হয়), গেটটি বাহ্যিক শব্দের সংস্পর্শে আসতে পারে এবং অপ্রত্যাশিত মান ধরে নেওয়া যায় (সম্ভাব্য ল্যাচ-আপ এবং ক্ষতির সাথে)। সুতরাং উল্লেখ করে যে কোনও ডিভাইসে সিএমওএসের বৈশিষ্ট্য রয়েছে সে সম্পর্কে আপনাকে এটিও পরামর্শ দেওয়া উচিত।


আধুনিক ডিজাইনে কীভাবে একক ট্রানজিস্টর গতিশীল যুক্তি ব্যবহার করা হয়? আমি জানি এটি এনএমওএস ডিজাইনগুলিতে 6502 বা আটারি 2600 এর ভিডিও চিপের মতো ব্যবহৃত হয়েছিল, তবে আমি মনে করি এটির জন্য প্যাসিভ পুল-আপ বা চক্র ভিত্তিক প্রাক্চার্জ অন্তরগুলির প্রয়োজন হবে। প্যাসিভ পুল-আপগুলি স্পষ্টতই শক্তি দক্ষ বা দ্রুত হতে চলেছে না এবং চক্র ভিত্তিক প্রাক্চার্জ বিরতিও গতির পক্ষে ভয়ঙ্করভাবে উপযুক্ত বলে মনে হচ্ছে না। এমন কোন কৌশল আছে যার সাথে আমি পরিচিত নই?
সুপারক্যাট

I know the theory, so I don't know who exactly implement it, but probably many manifacturers do. Look out for Domino logic, or NORA logic; in pipelined systems, you can use clocks to drive the precharging phase, and you can interleave it over more stages to use all the edges of the clock. So it's based on dynamic logic, more than passive loading.
clabacchio

I recall reading about Domino logic in my VLSI course, but it seems a lot of designs are leaning toward pipelining things to have operations on every input clock cycle, and I don't see how that would work with Domino logic.
supercat

Oh, pipelining and domino logic are perfectly compatible! A domino stage uses only nMOS or only pMOs right? Imagine that you have the cascade of a n-stage and a p-stage: when the clock falls, the n-stage goes in precharge mode while the p-stage evaluates the input...or you can just use registers...
clabacchio

8

If you know the alternatives that were there before there was CMOS or before CMOS was fast enough to compete you would understand that it is a great technology.

The alternatives were TTL, LS-TTL, P- or NMOS.

Without the low power consumption of CMOS technology none of the current microprossessors were even close to practical usable.

Todays CMOS microprocessors have a power density (power dissipation per chip area) which is similar to that of a cooking plate. Imagine the power density of alternative technologies would be 100 or 1000 times higher.


6

Just to add to what others have already answered, one of the reasons a chip-maker will advertise their part is CMOS-compatible, or has actual CMOS outputs, is that means that you can use their chip with all the other CMOS and CMOS-compatible chips.

For example, if you have a microcontroller or FPGA with CMOS I/O pins, then you can use it with CMOS glue logic chips, or a CMOS EEPROM, or a CMOS ADC. Having all these parts use a standardized interface means you (mostly) know you can hook them all up to each other, and they'll work.


3

CMOS refers to a technology to create integrated circuits (so it doesn't apply to passive devices like resistors). Other technologies exist, like TTL and NMOS.

A big advantage of CMOS is that it uses less power than other technologies. CMOS designs has almost zero static power consumption. Only during transitions does CMOS use a non-negligible amount of power, but even then it's still extremely small as CMOS switches quickly, on the order of picoseconds for the fastest practical designs. (It's why microcontrollers consume more power at higher clock frequencies, as higher frequencies mean more frequent transitions.)

All that means less waste heat and more dense integrated circuits (i.e. smaller IC footprints for the same function). If your device runs on batteries most of the time, or must be as small as possible (e.g. smartphones), this is a huge win.


-3

Basically we are classified logic familys in TWO types 1) unipolar logic familys 2) bipol logic familys the ICs of this family are constructed using unipolar device like MOSFET .hence its also called has mos logic family ex 1) PMOS 2) NMOS 3) CMOS


2
"Basically we are classified logic familys", I refuse to identify myself as a logic family.
Harry Svensson
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.