Neden eski PMOS / NMOS mantığı, +5, -5 ve +12 volt gibi birden fazla gerilime ihtiyaç duyuyor? Örneğin, eski Intel 8080 işlemciler, eski DRAM'ler, vb.
Fiziksel / düzen seviyesindeki nedenlerle ilgileniyorum. Bu ilave voltajların amacı neydi?
Evet, bu soru 35 yıl önce kullanılmış olanlarla ilgili.
Yanıtlar:
8080, yalnızca nMOS teknolojisini kullandı (CMOS = pMOS ve nNMOS yok). Yalnızca nMOS (veya pMOS) cihazları kullandığınızda, bir mantıksal invertör hücresi oluşturmak için birkaç seçeneğiniz vardır ( bu belgedeki 6.6. Bölüme bakın , cevabım yoğun olarak bu kaynağa dayanıyor):
nMOS transistör ve çekme direnci. Basit, ancak bir IC'de iyi değil çünkü direnç silikon üzerinde çok fazla yer kaplar.
nMOS transistörü ve pull-up rezistörü yerine ikinci, doymuş bir nMOS transistörü. Kötü, ancak yüksek seviyeli çıkış voltajı bir eşik gerilimi V kalacak değil GS, inci besleme gerilimi altında. (Not: V GS, bir FET'in kapısı ile FET'i yeni açacak olan kaynak arasındaki voltajdır .)
nMOS transistörü ve pull-up rezistörü yerine ikinci, doymamış (= doğrusal) bir transistör. Üst düzey çıkış voltajı tüm V yol salıncak olacak DD , ancak bu ek voltaj V ilave ücrete tabidir GG V ile GG > V DD + V GS, inci . +12 V rayının nedeni budur.
nMOS transistörü, yük direnci yerine ikinci bir tükenme modu n tipi transistörü ile. İlave bir besleme rayı gerekmez, ancak teknoloji daha karmaşıktır, çünkü iki farklı katkılı transistörün aynı çip üzerinde yapılması gerekir.
8080, seçenek 3'ü kullanıyor gibi görünüyor.
Negatif rayın (-5 V) nedeni, bir cascode yapılandırması için gereken önyargı olabilir. Bu, ilave bir tedarik rayının maliyeti karşılığında anahtarlama hızını artıracaktır. Burada sadece tahmin edebilirim, çünkü 8080'in gerçekten kodla bağlantılı aşamaları kullandığını söyleyen herhangi bir kaynak bulamadım. Örtü kaskod başka bir hikaye olurdu; Bu konfigürasyon doğrusal amplifikatörler, mantık anahtarları, seviye çeviricileri veya güç anahtarları için kullanılır .
İşte (Almanca) Wikipedia'da bulduğum bir "tükenme modu" NMOS NAND geçit devresine bir örnek:
Üst transistör, bir akım kaynağına yaklaşan ve yükselme ve düşme zamanlarını dengeleyen bir yük sağlamak için tükenme modunda kullanılır. Erken MOS teknolojisinin daha yüksek eşik voltajları nedeniyle, yük direncinin kapısı için uygun bir önyargı sağlamak için 12 V'luk bir tedarik gerekebilir. -5 V besleme, istenen çalışma rejimine sokmak için tüm FET'lerin arka kapılarını (veya alt tabaka düğümlerini) bastırmak için kullanılmış olabilir.
Bunu bir Wiki cevabı yapıyorum çünkü söylediklerimden bazıları sert gerçeklerden ziyade spekülasyondur ve burada birinin beni iyileştirebileceğini veya düzeltebileceğini biliyorum.
Birkaç yıl önce 12 volt NMOS teknolojisi için tasarladım. Pull-up'lar için doymuş n-kanal transistörleri kullanır. Önceki bir katılımcı tarafından açıklandığı gibi ( Bu cevabın 2 numaralı listesi ), bu çıkış gerilimini VDD'den daha düşük bir Vt ile sınırlar. 5 voltluk besleme, TTL ile arabirim oluşturmak için kullanılır. -5V besleme, alt tabakayı eğmek ve Vt'yi faydalı bir değere getirmek için kullanılır. Ön gerilim olmadan Vt yaklaşık 0V'tur.
Kısa cevap, tasarımı görebilmek için uygun bir cihazın devre yerleşimini incelemeniz gerektiği ve bunun nedenini çözebileceğiniz anlamına geliyor.
Bağırsak duygum, tasarımın 5v TTL ile ara yüzleşme gerektirdiğini, ancak cihazın bu voltajda çalışmayacağını, tam olarak nasıl çalıştığını incelemek için uygun bir örnek gerektirdiğini hissediyorum.
Bu, web’de çok az ayrıntı bulabildiğim için yapılması daha kolay.
Bulduğum şey, 8080'i birkaç yıl öncesine sokan 8008 hakkında bir bilgi hazinesiydi, bu bilgiler burada bulabileceğiniz ... ... kısmi bir şemayı içeriyor.
http://www.8008chron.com/Intel_MSC-8_April_1975.pdf
Sayfa 29 ve 30'a bakın (bunlar elle taranmış kılavuzun değil, pdf'nin sayfa numaralarıdır) ve hatta fiziksel olarak nasıl oluşturulduğunu görmek istiyorsanız sayfa 5'tir.
Daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz.
http://www.8008chron.com/intellecMDS_schematic.pdf
Doğrudan bir soruya cevap vermediğim için bunun için herhangi bir ödül beklemiyorum, ancak umarım sizi doğru yola çeker.