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Autor: mk
20.11.2011 15:16
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Transistor

Feldeffekttransistoren

Zur Realisierung logischer Werte müssen technische Zustände logischen Zuständen zugeordnet werden. Bei der Realisierung mit FETs wird eine logische Null durch die Spannung 0V, eine logische 1 durch die Versorgungsspannung Vcc repräsentiert. Das bedeutet, dass ein Ausgang, der auf einer logischen Eins liegt, sich so verhält als wäre direkt mit Vcc verbunden. Entsprechend wirkt eine logische Null wie direkt mit Masse, GND, 0V verbunden.

Dieses wechselseitige Durchschalten nach Vcc bzw. GND kann mit FETs geschehen. Aus technischen Gründen kann ein p-channel-FET nur zum Schalten nach Vcc, ein n-channel-FET nur zum Schalten nach GND benutzt werden.

Ausgang mit FETs fet0.hds

In obiger Schaltung sind gerade beide 'Schalter' gesperrt. Dh. der Ausgang ist weder mit Vcc noch mit GND verbunden, er ist völlig abgekoppelt. Man kann an diesen Ausgang eine Null oder eine Eins anlegen ohne einen Kurzschluss befürchten zu müssen. Durch eine entsprechende Beschaltung der Eingänge kann man den Ausgang auf Eins oder auf Null legen. Man kann aber auch beide Transistoren durchschalten, dann hat man eine direkte Verbindung zwischen Vcc und GND, einen Kurzschluss, fabriziert.

Inverter

Inverter inv.hds

NAND

a  b | c
-----+---
0  0 | 1
0  1 | 1
1  0 | 1
1  1 | 0

Zur Konstruktion eines NAND-Gatters aus FETs kann man sich zunächst um die Einsen kümmern. Die Wertetabelle zeigt, dass eine Null an einem Eingang allein bereits für eine Eins am Ausgang sorgt. Eine Durchschaltung nach Vcc soll erfolgen, wenn Eingang a ODER Eingang b auf einer logischen Null liegt. Das kann man durch eine Parallelschaltung der beiden Schalter erreichen.

nand1

Eine Durchschaltung nach GND darf nur erfolgen, wenn Eingang a UND Eingang b auf einer logischen Eins liegen. Das kann man durch eine Serienschaltung der beiden Schalter erreichen.

nand0 nand0.hds

Eine Kombination der beiden Teilschaltungen führt zur endgültigen Lösung.

nand nand.hds

NOR

a  b | c
-----+---
0  0 | 1
0  1 | 0
1  0 | 0
1  1 | 0

Wie könnte man analog ein NOR konstruieren?

Tristate-Inverter

Tristate-Inverter tristate.hds

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