【概要】CMOSインバータ：定義、原理、メリット

Cmos Inverter

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MiniTool 社が提供するこのナレッジ ベースでは、デジタル集積回路やその他の電子デバイスで人気のある CMOS インバータの概要を説明します。じっくり読んで、欲しい情報を見つけてください。

このページについて:

• CMOSについて
• CMOSインバーターとは何ですか?
• CMOSインバーターのレイアウト
• CMOSインバーターはどのように動作するのでしょうか?
• CMOSヘックスインバーター
• 評決

CMOSについて

CMOS (相補型金属酸化膜半導体) は、COS-MOS (相補型対称金属酸化膜半導体) とも呼ばれ、MOSFET (金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ) の一種です。その製造プロセスでは、論理機能に相補的かつ対称的な p 型 MOSFET と n 型 MOSFET のペアが使用されます。

CMOS 技術は、マイクロプロセッサ、メモリ チップ (CMOS BIOS を含む)、マイクロコントローラ、その他のデジタル論理回路などの集積回路 (IC) チップを構築するために使用されます。また、イメージ センサー (CMOS センサー)、RF 回路 (RF CMOS)、データ コンバーター、およびさまざまな種類の通信用の高度に統合されたトランシーバーなどのアナログ回路でも使用されます。

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CMOSインバーターとは何ですか?

まず、インバーターとは何かを見てみましょう。デジタル ロジックでは、NOT ゲートとも呼ばれるインバーターは、論理否定を実装する論理ゲートです。インバータの真実の原理は、A を入力すると、A ではない出力を出力するということです。たとえば、0 を入力すると、インバータは 1 を出力します。 1を入力すると0が出力されます。

したがって、 インバータ回路 入力に対して反対の論理レベルを表す電圧を出力します。その主な機能は、入力信号を反転することです。つまり、入力がローの場合、出力はハイになり、その逆も同様です。これもまた、 CMOSインバータの動作原理 。

インバータは、単一の P 型金属酸化物半導体 (PMOS) または単一の N 型金属酸化物半導体 (NMOS) で構成され、抵抗と結合されます。電流は 2 つの状態のうち 1 つで抵抗に流れるため、抵抗ドレイン構成は省電力かつ高速です。

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あるいは、CMOS 構成の 2 つの相補トランジスタを使用してインバータを構成することもでき、これは CMOS インバータと呼ばれます。 CMOS インバーターの利点は、両方の論理状態でトランジスタの 1 つが常にオフであることと、(NMOS のみまたは PMOS のみのタイプのデバイスと比較して) 抵抗が比較的低いため、消費電力が非常に低く、処理速度が高いことです。

CMOSインバーターのレイアウト

CMOS インバータは、NOSFET インバータとも呼ばれます。 CMOS インバータ内では、PMOS ソース端子には電源電圧 VDD があり、NMOS ソース端子にはグランドが接続されています。 WIN はゲート端子に接続され、VOUT はドレイン端子に接続されます。

CMOS には抵抗が含まれていないため、一般的な抵抗内蔵 MOSFET インバータよりも電力効率が高くなります。

CMOSインバーターはどのように動作するのでしょうか?

デジタル電子回路は、論理 0 または 1 (バイナリ) に対応する固定電圧レベルで動作します。その間、 CMOSインバータ回路 これら 2 つの電圧レベル間を切り替えるための基本的な論理ゲートとして機能します。実際の電圧は実装によって決まります。ただし、一般的なレベルには、トランジスタ - トランジスタ ロジック (TTL) 回路の (0、+5v) が含まれます。

CMOS は、抵抗トランジスタ ロジック (RTL) または TTL 構成のバイポーラ接合トランジスタ (BJT) を使用して構築することもできます。

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CMOSヘックスインバーター

ヘキサ インバータは、7404 TTL チップや 4049 CMOS などの 6 つの (ヘキサ) インバータを含む集積回路です。 CMOS インバータ 4049 IC には 16 ピンがあります。12 ピンは入力と出力に使用され、2 ピンは電源/リファレンスに使用され、残りの 2 ピンは何も接続されていません。 7404 TTL チップには 14 ピンがあります。

インバーターは、デジタル エレクトロニクスの基本的な構成要素です。 マルチプレクサ 、ステートマシン、デコーダ、その他の高度なデジタルデバイスはインバータを使用する場合があります。

評決

CMOSインバータは回路デバイスの重要な部品です。低消費電力、高速転送速度、高いバッファマージンを実現します。これら 3 つは、ほとんどの回路設計におけるインバーターの設計品質です。そこでCMOSインバータが普及するのです。