0  

Erdem

Bilgisayarlar "0" ve "1" lerle çalışıyor.

Ama bu "0" ve "1" lerin devre düzeyinde gerçeklemesi nasıl yapılıyor? Hiç merak ettiniz mi?

İşte bunun için sayısal elektroniğin parlayan yıldızı diyebileceğimiz MOSFET denilen devre elemanı kullanılıyor.

Burada bir MOSFET'in fiziksel yapısını görebilirsiniz.

N kanallı mosfet

MOSFET'in fiziksel çalışma prensibini ileri düzey analog elektronik derslerinde öğrenebilirsiniz.

Şimdilik sadece fiziksel yapısının neye benzediğini görmeniz yeterli olacaktır.

MOS kelimesi, MOSFET'in yapıldığı malzemeyi tarif etmek için kullanılıyordu. Ancak günümüzde üretilen MOSFET'ler bu üretim teknolojisini kullanmadığı için kısaca FET diyebiliriz.

Burada en baştaki N eksi kanallı, P ise artı kanallı FET anlamına geliyor.

NMOS Ailesindeki mantık kapıları devre boştayken bile enerji tüketirler. Buna çözüm olarak NFET ve PFET'in bir arasında kullanımından oluşan CMOS mantık kapıları kullanılıyor.

Bilgisayarın temel yapı taşı VE DEĞİL ("NAND") kapısıdır.

Aşağıda, ilk örnekte sadece bir direnç ve eksi kanallı FET kullanarak nasıl bir DEĞİL ("NOT") kapısının tasarlanacağı gösterilmiştir. Burada VB bir besleme gerilimi anlamına geliyor. Besleme gerilimi olarak örneğin +5V verildiğini düşünebilirsiniz.

Bu durumda giriş "1" ise çıkış "0" olacaktır.

İkinci örnekte ise, iki tane eksi kanallı FET kullanarak nasıl bir VE DEĞİL ("NAND") kapısı tasarlanabileceği gösterilmiştir.

VB besleme gerilimini +5V kabul edersek, ancak Mosfetlerin her ikisi açıkken yani "1" iken çıkışta "0" görebileceğimize dikkat ediniz.

Diğer tüm durumlarda besleme gerilimi ile toprak arasındaki bağlantı kesildiği için çıkışta C üzerinde besleme gerilimini görürüz. Besleme gerilimi +5V ise çıkışta da +5V görürüz.

NFET mantık kapıları

CMOS kelimesinin ilk harfi "Complementary" yani birbirini tamamlayan anlamına geliyor.

Alttaki resimde ilk örneğe bakacak olursak, CMOS mantık kapılarında alt kısımda eksi kanallı, üst kısımda eksi kanallı FET bulunuyor.

Üst kısımda bulunan artı kanallı FET'lerin farklı bir gösterimi olduğuna dikkat ediniz. Artı kanallı FET'lerin G ucunda ufak bir yuvarlak bulunuyor.

Bu kullanılan mantık kapısının artı kanallı olduğunu gösteriyor.

İlk örnekte bir DEĞİL kapısını görebilirsiniz. DEĞİL kapısı, girişteki işaretin tam tersini alıyor. Eğer giriş "1" ise çıkışta "0" üretiyor.

DEĞİL kapısında G uçlarının birbirine bağlandığını ve giriş işaretinin buraya uygulandığına dikkatinizi çekmek istiyorum.

Aslında eksi kanallı FET ile tasarlanan bir devreyi CMOS mantık kapısına çevirmek oldukça kolay.

Yukarıda ilk örnekte eksi kanallı FET ile bir VE DEĞİL kapısı tasarlamıştık.

CMOS mantık kapısına çevirmek için alt kısma aynen devreyi çiziyoruz.

Dikkat ederseniz A ve B birbirine seri bağlanmış. O zaman üst kısıma da paralel bağlı iki tane artı kanallı FET ekliyoruz.

Görülebileceği üzere CMOS tasarımı kullanan VE DEĞİL kapısını oldukça kolay bir şekilde tasarlamış olduk.

CMOS mantık kapıları

CMOS yongalarının gerçek bir yonga üzerinde yerleşimi çubuk desenleri ile yapılıyor.

Bu konu CMOS devre tasarımı dersinde anlatılıyor. Bu dersi alabilmek için temel düzeyde bir sayısal elektronik dersi almak gerekiyor.

Kısacası eğer sayısal devre tasarımı yapmayacaksanız çubuk yerleşimini de öğrenmenize gerek yok.

Ancak oldukça ilginç bir konu olduğu için kısaca bahsetmenin yararlı olabileceğini düşündüm.

CMOS yonga tasarımı

elektronik yongatasarımı sayısalelektronik cmos mantıkkapıları nmos mosfet

  yanıtla

Yanıt yaz