CMOS Two input NAND, NOR, AND, OR

2019/07/27 - [전공/디지털회로] - CMOS(Complementary metal–oxide–semiconductor) Inverter

CMOS(Complementary metal–oxide–semiconductor) Inverter

CMOS로 Inverter 뿐만 아니라 NAND, NOR, AND, OR을 구현할 수 있다.

 

참고로 시뮬레이션에 사용된 pulse는 다음과 같다.

 

1) NAND

NAND의 논리기호

NAND 진리표

2개의 PMOS와 NMOS로 구현된 2 input NAND

PMOS(M1,M2) : Vth=-0.7 W=35u L=1.1u kp=20u

NMOS(M3,M4) : Vth=0.7 W=10u L=1.1u kp=20u

pspice 시뮬레이션 결과. 모든 Input이 1일때만 0을 출력하고 다른 경우에는 1을 출력한다.

2)NOR

NOR의 논리기호

NOR의 진리표

2 개의 PMOS와 NMOS로 구현된 2 input NOR

PMOS(M1,M2) : Vth=-0.7 W=35u L=1.1u kp=20u

NMOS(M3,M4) : Vth=0.7 W=10u L=1.1u kp=20u

pspice 시뮬레이션 결과,  모든 Input이 0일때만 1을 출력한다. 

3)AND

AND의 논리기호

AND의 진리표

AND는 NAND에 inverter를 연결하여 구현한다. 총 6개의 트랜지스터가 사용됨을 주목

PMOS(M1,M2,M5) : Vth=-0.7 W=35u L=1.1u kp=20u

NMOS(M3,M4,M6) : Vth=0.7 W=10u L=1.1u kp=20u

pspice 시뮬레이션 결과. 모든 input이 1일때만 1을 출력한다.

 

4) OR

OR의 논리기호

OR의 진리표

OR는 NOR에 Inverter를 연결하여 구현한다. 트랜지스터가 6개 사용됐음을 주목

PMOS(M1,M2,M5) : Vth=-0.7 W=35u L=1.1u kp=20u

NMOS(M3,M4,M6) : Vth=0.7 W=10u L=1.1u kp=20u

pspice 시뮬레이션 결과, 모든 input이 0일때만 0을 출력한다.

 

 

결과적으로 NAND, NOR가 AND, OR보다 사용된 트랜지스터가 2개 적다. 따라서 NAND,NOR가 AND, OR보다 time delay가 더 작고 전력소모도 더 적을 수 밖에 없다. 그리고 2 input NAND, NOR의 input을 하나로 묶으면 inverter로도 사용가능하므로 NAND, NOR가 더 널리 쓰일 수 밖에 없다.