Venn-diagram for en logisk funksjon.

Bjørn B. Larsen. fri

Prinsipp for CMOS-krets.

Bjørn B. Larsen. fri

CMOS, er en teknologi for fremstilling av integrerte kretser.

Det er den vanligste teknologien for digitale portkretser, som mikroprosessorer, hukommelseskretser, kamera m.fl. Karakteristisk for teknologien er svært lavt strømforbruk, og derfor egner den seg spesielt godt i batteridrevet utstyr.

Prinsippet bak teknologien er at de kretselementene som gir et signal verdien 0 eller 1 er komplementære, eller gjensidig eksklusive.

Dette kan illustreres ved Venn-diagrammet i figur 1. Diagrammet viser alle mulige inngangskombinasjoner for en funksjon, og i dette tilfellet er fargen blå benyttet for kombinasjoner som gjør at funksjonen får verdien 0, mens rød er benyttet for verdien 1.

Det medfører at et signal kan ha en lavohmig forbindelse til enten 0 eller 1.

Vanligvis blir logisk 0 lagret som 0 V og logisk 1 som en positiv spenning. Når signalet ut fra kretsen er 1 vil utgangen være koplet mot den positive spenningen. Dette skjer ved at transistornettverket mellom utgangen og den positive spenningen oppretter en lavohmig forbindelse fra spenningskilden til utgangen. Tilsvarende vil utgangen være koplet mot 0 V for logisk 0. Dette er skissert i figur 2.

En CMOS-krets består av mos-transistorer. Inngangen til en slik transistor kan modelleres som en kondensator som ikke trekker statisk strøm. Den tar bare imot ladning når den lades opp, og avgir ladning når den lades ut. Derfor bruker den i utgangspunktet bare effekt når utgangen skifter verdi og endrer spenningen på neste inngang. Dette kalles dynamisk effekt.

I tillegg vil det være noe lekkasjestrøm i statisk tilstand, som er opphavet til den statiske effekten som brukes.

Summen av dynamisk og statisk effekt er totaleffekten som kretsen bruker. Denne omdannes til varme og må ledes bort. CMOS-kretser bruker lite dynamisk effekt og den statiske effekten er ofte av samme størrelsesorden som den dynamiske.

Den dynamiske effekten er proporsjonal med frekvensen og kvadratisk avhengig av spenningen:

Pdyn = f · Cinn · VDD2 

Den statiske effekten er lineært avhengig av strøm og spenning, der IDDQ er tomgangsstrømmen:

Pstat = IDDQ · VDD 

Totaleffekten som forbrukes i en CMOS-krets er:

Ptot = Pdyn + Pstat 

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.