Сколько транзисторов в логическом элементе?

Сколько транзисторов в логическом элементе?

Если меня кто-нибудь спросит, я им скажу:

  • Ворота НЕ - это 1 транзистор.
  • Ворота И-НЕ — это 1 транзистор на вход.
  • Вентиль ИЛИ-НЕ - это 1 транзистор на вход.
  • Логический элемент И — это, по сути, вентиль НЕ-И + вентиль НЕ, поэтому он занимает на 1 транзистор больше, чем вентиль И-НЕ.
  • То же самое для OR против NOR.
  • Вентиль XOR строится из нескольких других вентилей, обычно около 4.

Звучит довольно разумно, не так ли? Дело в том, что я только что понял... Я понятия не имею, почему я думаю, что это правильные цифры. Я не помню, чтобы читал это где-то или что-то в этом роде. Я начинаю думать, может быть, я просто придумал это. Конечно, звучит убедительно; но это не делает его правильным !

Так каково фактическое количество транзисторов на затвор? Я предполагаю, что это зависит от того, какую логическую семью мы обсуждаем. (Мой мозг подсказывает мне, что приведенные выше цифры относятся к TTL, а CMOS ровно в 2 раза больше, но опять же, я не знаю, есть ли в этом хоть капля правды.) Если это действительно имеет значение, я м больше всего интересует ТТЛ и КМОП.

Ваш старт уже неверный, у НЕ-гейта два «транзистора».
Было 5 типов TTL и теперь более 30 типов CMOS. Этот вопрос, возможно, был актуален 50 лет назад с RTL.
Вы можете сделать вентиль НЕ с 1 транзистором, но есть очень веские причины не делать этого. Можно сделать N[входов И-НЕ или ИЛИ-НЕ с одним транзистором (и N диодами) — аналогично. (Вы можете сделать вентили вообще без транзисторов, если вам разрешено играть с электронными лампами...) Игнорируя последнее, посмотрите на RTL и DTL (резисторная и диодно-транзисторная логика), которые предшествовали TTL.
Инвертор CMOS имеет два. CMOS два входа NAND имеет четыре. Остальное можно легко найти с помощью любимой поисковой системы.
Зависит от конкретной части; некоторые вентили будут иметь дополнительные транзисторы (например, два каскадных инвертора с транзисторами большой площади на последнем каскаде) на выходе для его буферизации.
Да, микросхема/деталь, например 74HC04, использует буферы, но есть и небуферизованные микросхемы, такие как 74HCU04. ОП говорил только о самих воротах, а не о конкретных микросхемах, реализующих логическую функцию, поскольку они будут отличаться. Чипы, безусловно, будут содержать и другие элементы, такие как защитные диоды, фиксаторы ESD и т. д.
Я бы, по крайней мере, считал буферы частью гейта, так как не вижу особого смысла рассматривать их отдельно. В любом случае количество транзисторов на затвор сильно варьируется даже без учета буферов, поскольку люди пытаются точно настроить параметры.
Я вижу ваши рассуждения. Я бы считал буфер просто выходным каскадом для выходного вывода. Нет смысла помещать туда буферы, если сигнал является внутренним на том же кристалле и поступает только на вход другого логического элемента. Однако иногда для внутренних сигналов необходимы буферы, так что на самом деле это будет варьироваться.
Просто чтобы добавить путаницы, см. RTL NOR . Это использует только один транзистор. Он может «предпочесть» также шину отрицательного напряжения, а не просто землю. Но этого можно добиться и без двойного питания, как показано здесь.

Ответы (3)

Если вы делаете затворы из дискретных транзисторов, диодов и резисторов, вы можете сделать инвертор с одним транзистором, И-НЕ с двумя транзисторами или с диодами.

Если это интегральная схема, где резистор сделать сложнее, чем транзистор, то больше транзисторов используется либо для поляризации (например, в старых NMOS), либо теперь как часть более сложных схем с дополнительной логикой, таких как CMOS. Базовый инвертор CMOS использует 2 транзистора. Входы могут быть добавлены с помощью транзисторов с несколькими контактами затвора.

Это работает, когда эти ворота являются одними из многих других, управляя несколькими подобными воротами. Для больших разветвленных вентилей или когда эти вентили продаются как компоненты, такие как 7400 или HC4000, есть дополнительные транзисторы с различной геометрией для обработки входа, умножьте номинальный выходной ток.

Смотрите первый ответ на этот вопрос . На нем показана схема инвертора TTL с выходом в виде тотемного столба; есть четыре транзистора. Затвор TTL NAND также будет иметь четыре транзистора, но на входной стороне будет транзистор с двумя эмиттерами.

Небуферизованный КМОП-инвертор имеет всего два транзистора, да, но буферизованный инвертор будет иметь больше (четыре или шесть, я не могу вспомнить какие, или, возможно, это зависит от).

Это зависит от логического семейства, это также зависит от того, что именно вы считаете транзистором.

Для базовой небуферизованной CMOS NAND/NOR/NOT у вас есть два транзистора на вход.

Для небуферизованного NMOS или PMOS NAND/NOR/NOT у вас есть один транзистор на вход, но у вас также есть подтягивающий или подтягивающий, этот подтягивающий или подтягивающий может быть резистором, но чаще это слабый транзистор.

Многие практические дискретные вентили будут буферизированы, то есть к ним будут добавлены дополнительные инверторные каскады, чтобы улучшить выходную мощность привода и предотвратить зависимость мощности привода в зависимости от того, какая комбинация входов активна.

TTL более сложен, базовый вентиль TTL NAND имеет два транзистора плюс несколько резисторов, но один из этих транзисторов является специальным с двумя эмиттерами, кроме того, многие вентили TTL имеют выход «тотемный столб», который добавляет дополнительный транзистор или два. В TTL NOR существенно сложнее, чем NAND, поэтому его часто избегают.

Сколько транзисторов в логическом элементе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v