nedoPC.org

Electronics hobbyists community established in 2002
Atom Feed | View unanswered posts | View active topics It is currently 24 Apr 2024 22:45



Reply to topic  [ 114 posts ]  Go to page 1, 2, 3, 4, 5 ... 8  Next
Использование стандартных КМОП микросхем и КМОП транзисторов 
Author Message
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Почитал книжки по CMOS-процессам - только путём играния с разницей в размерах n-MOS транзистора и p-MOS транзистора (меняя тем самым сопротивление канала) можно сдвигать границу переключения инвертора влево и вправо от середины, получая тем самым возможность легко и непринуждённо строить троичные схемы управления CMOS-ключами, на которых в свою очередь легко можно построить троичные селекторы (мультиплексоры/демультиплексоры)!

P.S. Вроде бы именно этот метод описан в статье 1984 года Mouftah, H.T. Garba, A.I. VLSI implementation of a 5-trit full adder.
Где бы её бесплатно достать?...


01 Nov 2011 21:57
Profile WWW
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Ещё интересный момент выудил из книжки про CMOS - если использовать CMOS элемент 2ИЛИ-НЕ как инвертор (т.е. объединив его входы вместе), то порог срабатывания должен сдвинуться влево (ближе к нулю), а если использовать элемент 2И-НЕ как инвертор, то вправо (ближе к напряжению питания), т.е. теоретически из одного 2ИЛИ-НЕ и одного 2И-НЕ можно построить преобразователь троичного сигнала в два двоичных, которые можно отправить на управление CMOS-ключём...


03 Nov 2011 22:04
Profile WWW
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
MPil wrote:
Есть более свежий российский патент, вот тут.
В схеме управления используются инверторы между одной из шин питания и землей, поэтому сквозного тока никогда нет.
В патенте описан троичный инвертор, но можно подавать любые 3 сигнала через КМОП-ключи. Используя две части этого вентиля, можно строить и более сложные троичные устройства.(Д.В.Морозов, М.М.Пилипко, А.С.Коротков. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ТРОИЧНОЙ ЛОГИКИ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТНОЙ МОП ТЕХНОЛОГИИ, Микроэлектроника - том 38, ¹ 3, Май-Июнь 2009, С. 224-236)


MPil добавляет на старом форуме (25 октября 2012 года):

MPil wrote:
Статья 1984 года вот. Проблема таких инверторов со сдвинутым порогом в том, что среднее логическое состояние не запирает канал ни в одном из транзисторов. В результате льётся статический ток в десятки микроампер вместо тех пикоампер, которые бывают в режиме отсечки в двух других состояниях.

В патенте, который я упоминал, эта проблема решена. Но беда в том, что троичность искусственная: внутри этого троичного устройства сигнал расщепляется на двоичные сигналы, а потом собирается обратно. Поэтому троичный инвертор требует 24 транзистора вместо 2 в двоичном. Сумматор А+В+С=S+Co требует около 140 транзисторов, тогда как двоичный КМОП сумматор - 28 (сейчас есть схемы и на 8 транзисторах).

Я пробовал строить умножители - двоичный 8*8 разрядов и троичный 5*5 (близкие по числу комбинаций). В троичном использовались полные троичные сумматоры A+B+C+D=S+Co. Там проигрыш по числу транзисторов примерно в 2 раза.

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


Last edited by Shaos on 15 Feb 2015 17:17, edited 2 times in total.



15 Nov 2012 14:08
Profile WWW
Supreme God
User avatar

Joined: 21 Oct 2009 08:08
Posts: 7777
Location: Россия
Reply with quote
Shaos wrote:
В патенте, который я упоминал, эта проблема решена. Но беда в том, что троичность искусственная: внутри этого троичного устройства сигнал расщепляется на двоичные сигналы, а потом собирается обратно.

А так примерно и получается и в самой простой схеме на КМОП-вентилях,
которую я уже пару раз тут приводил:

Image

Выбором порогов включения КМОП-ключей по сути вводятся две двоичности:
в положительной полярности и в отрицательной.

И этого, на мой взгляд, никак не избежать, пока мы реализуем троичность
на элементах с двумя естественными состояниями "открыто"-"закрыто".

Для реализации минимальной троичной схемотехники нужен элемент с тремя
естественными состояниями.

У Брусенцова удачно подвернулись кольца. Мы же пока такого подходящего
электронного компонента не нашли... :(

_________________
iLavr


16 Nov 2012 03:25
Profile
Banned
User avatar

Joined: 20 Mar 2005 13:41
Posts: 2141
Location: От туда
Reply with quote
Lavr wrote:
И этого, на мой взгляд, никак не избежать, пока мы реализуем троичность на элементах с двумя естественными состояниями "открыто"-"закрыто". Для реализации минимальной троичной схемотехники нужен элемент с тремя естественными состояниями.

У Брусенцова удачно подвернулись кольца. Мы же пока такого подходящего электронного компонента не нашли... :(

Начните с реле. Среди них есть такие.


16 Nov 2012 04:08
Profile
Supreme God
User avatar

Joined: 21 Oct 2009 08:08
Posts: 7777
Location: Россия
Reply with quote
HardWareMan wrote:
Lavr wrote:
Для реализации минимальной троичной схемотехники нужен элемент с тремя естественными состояниями.

У Брусенцова удачно подвернулись кольца. Мы же пока такого подходящего электронного компонента не нашли... :(

Начните с реле. Среди них есть такие.

Ну тогда можно и кольцами попользоваться... :lol: Они по быстродействию
пошибче, чем реле будут... :wink:

Я всё же так понимаю, что мы хотим электронный компонент без намоточных
изделий...

Кстати говоря... в нано-исследованиях вроде бы тристабильные эффекты попадались.

А если на доступной элементной базе, то самый минимальный элемент с естественными
тремя состояниями - это схема на туннельных диодах:

Image

Я об ней уже говорил вот здесь... Но в таких элементах неудобно,
что входы и выходы не разделены.

_________________
iLavr


16 Nov 2012 04:20
Profile
Banned
User avatar

Joined: 20 Mar 2005 13:41
Posts: 2141
Location: От туда
Reply with quote
Lavr wrote:
Ну тогда можно и кольцами попользоваться... :lol: Они по быстродействию пошибче, чем реле будут... :wink:

Я же сказал: начните. Первые компьютеры тоже были большими и неповоротливыми, правильно?


17 Nov 2012 00:02
Profile
Supreme God
User avatar

Joined: 21 Oct 2009 08:08
Posts: 7777
Location: Россия
Reply with quote
HardWareMan wrote:
Lavr wrote:
Ну тогда можно и кольцами попользоваться... :lol: Они по быстродействию пошибче, чем реле будут... :wink:

Я же сказал: начните. Первые компьютеры тоже были большими и неповоротливыми, правильно?

А зачем такой даунгрейд? Я лично пользуюсь несколько улучшенным вариантом
вот этой схемы NAND при моделировании троичности
:

Image

Да она несколько "попахивает" схемотехнически сдвоенной двоичностью -
это не отнять, но троичную свою функцию вполне успешно реализует...

Даже если делать её в реале на сборках или simd-компонентах, это всё-равно
достаточно малогабаритный и быстродействующий троичный элемент получится...

Ну а реле... ну если в ретро-смысле кому-либо охота Конрада Цузе вспомнить...
то можно и с реле начать...

Но мне представляется, что это слишком далёкая реминисценция... :-?

_________________
iLavr


17 Nov 2012 05:44
Profile
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Post 
Ещё вот так можно (эмулируя больший физический размер того или иного CMOS-крыла инвертора путём размножения транзисторов в этом крыле):

Image

P.S. С другой стороны это получение двух двоичных сигналов из одного троичного ( -2.5V -> 11, 0V -> 10, +2.5V -> 00 ) и может быть признано "фейком" поборниками чистой троичности...

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


22 Jan 2015 21:36
Profile WWW
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Post 
Вот собственно одиночный троичный мультиплексор-демультиплексор (половинка TRIMUX на обычных КМОП-транзисторах, подключенный как буфер:

Image

и как инвертор:

Image

Меняя уровни на трёх входах управления (три источника напряжения справа внизу) можно получить любые унарные троичные функции...

P.S. По схеме - слева внизу стоит блок расщепления троичного сигнала in в два двоичных - out1 и out2, которые инвертируясь дают out1i и out2i, далее ещё раз инвертируясь дают out1p и out2p (это надо для крутости фронтов) - последние 4 сигнала используются для управления четырмя CMOS-ключами (справа-вверху), подключенными как 2 переключателя, коммутирующих 3 напряжения снизу-справа для получения выходного троичного сигнала out (первое напряжение (V3) идёт на выход если in=0, второе (V4) если in=2.5 и третье (V5) если in=5).

P.P.S. Может мне такую микросхему у MOSIS заказать для начала? ;)

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


22 Jan 2015 23:39
Profile WWW
Supreme God
User avatar

Joined: 21 Oct 2009 08:08
Posts: 7777
Location: Россия
Reply with quote
Post 
А что-то я юмора не понял... 0.. 2,5В... ... :-? Это что за троичность?
Вроде как всё время говорили про -U, 0, +U... или нет?

_________________
iLavr


22 Jan 2015 23:48
Profile
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Post 
Lavr wrote:
А что-то я юмора не понял... 0.. 2,5В... ... :-? Это что за троичность?
Вроде как всё время говорили про -U, 0, +U... или нет?


Это смотря что принять за ноль :)

Представь, что ты меряешь напряжение, подцепив общий провод вольтметра на 2.5В - тогда получится "правильная" уравновешенная троичность ;)

P.S. Это же CMOS - цепляем его на питание от -5В до +5В и меряем выход от 0В - кстати надо попробовать так сэмулировать...

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


22 Jan 2015 23:52
Profile WWW
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Post 
Shaos wrote:
Lavr wrote:
А что-то я юмора не понял... 0.. 2,5В... ... :-? Это что за троичность?
Вроде как всё время говорили про -U, 0, +U... или нет?


Это смотря что принять за ноль :)

Представь, что ты меряешь напряжение, подцепив общий провод вольтметра на 2.5В - тогда получится "правильная" уравновешенная троичность ;)

P.S. Это же CMOS - цепляем его на питание от -5В до +5В и меряем выход от 0В - кстати надо попробовать так сэмулировать...


Вот - поправил, чтобы было православненько :roll:

Image

Вот архивчек с примерами инверторов и этого тримукса, если кто хочет поиграца ;)

http://www.nedopc.org/nedopc/upload/cmos-trimux.zip (4K)

LTspice IV качать у авторов: http://www.linear.com/designtools/software/#LTspice

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


23 Jan 2015 00:00
Profile WWW
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Post 
Вот так эта штука работает:
Code:
in out1p out2p out1i out2i out
 N   1     1     0     0    V3
 O   1     0     0     1    V4
 P   0     0     1     1    V5

Пара out1i и out2p очень удобно представляет входной троичный сигнал - когда вход отрицательный, то out2p=TRUE, а когда положительный, то out1i=TRUE, когда же оба FALSE, то на входе значение, близкое к нулю (варианта TRUE/TRUE быть не может). Если заказывать такую микруху, то было бы полезно вытянуть наружу и эти промежуточные значения, назвав их NEP, EQN, EQP, NEN (такие названия для этих сигналов я использовал 10 лет назад в троичных схемах на компараторах). Получается, что один троичный мультиплексор займет 1+3+1+4=9 выводов, значит в DIP28 влезет как минимум два троичных мультиплексора...

P.S. Вот ещё пересчитал с частотой 3 МГц и вывел потребляемый ток - как видим при околоноля схемка жрёт 0.5 mA:

Image

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


23 Jan 2015 00:41
Profile WWW
Admin
User avatar

Joined: 08 Jan 2003 23:22
Posts: 22572
Location: Silicon Valley
Reply with quote
Shaos wrote:
Ещё интересный момент выудил из книжки про CMOS - если использовать CMOS элемент 2ИЛИ-НЕ как инвертор (т.е. объединив его входы вместе), то порог срабатывания должен сдвинуться влево (ближе к нулю), а если использовать элемент 2И-НЕ как инвертор, то вправо (ближе к напряжению питания), т.е. теоретически из одного 2ИЛИ-НЕ и одного 2И-НЕ можно построить преобразователь троичного сигнала в два двоичных, которые можно отправить на управление CMOS-ключём...


Моё предположение 2011 года оказалось верным:

Image

P.S. CMOS-модели NOR и NAND описаны тут

P.P.S. Получается, что пользуясь стандартными CMOS блоками NOR/NAND и аналоговыми выключателями (transmission gates) можно строить ЛЮБЫЕ троичные комбинационные схемы на стандартном технологическом CMOS-процессе VLSI (но не FPGA или ASIC)!

P.P.P.S. А вот элементы памяти внутри придётся делать двоичными - разделять троичный сигнал на два двоичных и управлять ими двумя двоичными ячейками статической памяти (это если Lavr раньше не придумает флип-флап-флоп на троичных элементах MAX и MIN ; ) ...

_________________
:dj: https://mastodon.social/@Shaos


24 Jan 2015 20:22
Profile WWW
Display posts from previous:  Sort by  
Reply to topic   [ 114 posts ]  Go to page 1, 2, 3, 4, 5 ... 8  Next

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 37 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
Designed by ST Software.