Revisit of MOSFET
NMOSFET : nMOS의 경우에는 Gate에 전압을 인가하게되면 on 인가하지 않으면 off가 된다.
PMOSFET : pMOS의 경우네는 Gate에 전압을 인가하게되면 off 인가하지 않으면 on이 된다.
NAND2 Operation
NAND의 경우에는 둘다 "1"을 제외하면 모두 "1"이 나오게 된다.
첫번째 그림 같은 경우는 밑에 그라운드 쪽으로 연결되지 않고 위쪽으로 연결되어져 있기 때문에 "1"
두번째 그림 같은 경우에는 B가 1이기에 아래 하나는 켜지지만 A가 0이기에 꺼지고 Y바로 위에 pMOS가 켜짐 "1"
세번째 그림 같은 경우에는 A가 1이기에 아래 하나는 켜지지만 B가 0이기 떄문에 pMOS가 켜짐 "1"
네번째 그림 같은 경우에는 A,B가 둘다 1이기 떄문에 아래 그라운드에 연결되어져 "0"이 나오게 된다
XY=Z
Inverter & NOR2
첫번째 그림은 Invertor를 의미한다 $-\triangleright \circ -$ 이런 표기로도 할 수 있는데 A가 0이면, Y가 "1"이 되고
A가 1이면 Y는 "0"이 된다.
두번째 그림은 NOR을 의미한다. A와 B가 둘다 0일때만 1이 나오고 그 외에는 모두 0이 나온다.
How Speed is Determined
● Delay in a digital circuit : 전압 변화에 따른 signal propagation[지연시간]이 필요로 하다.
그림처럼 A와 B가 1-> 0으로 변하게 되면 Y의 값은 1로 변하게되고 Z의 값은 0으로 변하게된다.
위 처럼 A와 B가 0으로 변하게 되면서 Y가 1로 변하게되고 Z가 0으로 변하게 되는데까지의 Delay가 존재하게된다.
- Charge move and voltage change 시간이 걸리게 된다.
어떻게 하면 속도를 더 높일 수 있을까??
1) 시간당 더 많은양의 전하를 이동시킨다
전하이동과 시간과의 상관관계를 다룬 식은 $Current \Rightarrow \frac{charge}{time}\\ I=\frac{Q}{t}$
2) 작은양의 전하 변화로도 쉽게 전압이 변할 수 있게 만든다
전하와 전압변화의 상관관계를 다룬 식은 $Q=CV$
$$Q=CV\Rightarrow \frac{\mathrm{d} Q}{\mathrm{d} t}=C\frac{\mathrm{d} v}{\mathrm{d} t}\Rightarrow I=C\frac{\mathrm{d} v}{\mathrm{d} t}$$
NAND or NOR 로 변환
NAND 와 NOR로 변환하는 이유는 PMOS 두개와 NMOS 두개로 구성 할 수 있기 때문이다. 그래서 AND와 OR gate를 NAND나 NOR로 변환해야한다.
NAND의 경우는 AND에 not을 붙이거나 혹은 OR에 input 단에 not을 붙여주면 된다. 아래 수식을 통해 드모르간을 이용하면 같은 값이 나오는 것을 알 수 있다
NOR의 경우도 NAND와 비슷하게 AND gate input 단에 not gate를 삽입하면 위와 같이 변환이 가능하고 드로므간을 통해 증명하였다.