Staatiliste ja dünaamiliste märkide erinevus nMOS-is

Neil, kes tunnevad oma füüsikat hästi, on ettekujutus sellest, mida see artikkel endast kujutab. Neile, kes seda ei tee, pidagem lihtsaks, et arutame vooluahelaid ja vooluahelas toimuvat. Kui kasutame lühendit nMOS, mis on lühike N-tüüpi metallioksiidi pooljuhtide jaoks, siis viidatakse loogikale, mis kasutab MOSFET-e, see tähendab n-tüüpi metalloksiidist pooljuhtide välitõhusate transistoride jaoks. Seda tehakse paljude erinevate digitaalahelate, näiteks loogikaväravate, rakendamiseks.

Alustuseks on nMOS-transistoritel 4 töörežiimi; triood, piirväärtus (tuntud ka kui alamlävi), küllastus (mida nimetatakse ka aktiivseks) ja kiiruse küllastus. Ükskõik millises kasutatavas transistoris toimub võimsuse hajumine, üldiselt öeldes on võimsuse hajutamine ükskõik millises tehtud ja töötavas vooluringis. Võimsuse kaotamisel on staatiline ja dünaamiline komponent ning nende eristamine simulatsioonides võib olla tõesti keeruline ülesanne. See on põhjus, miks inimesed ei pruugi olla võimelised neid üksteisest eristama. Siit tuleneb kahesuguste märkide, nimelt staatiliste ja dünaamiliste, terminoloogilise eristamise arendamine. Integreeritud vooluahelates on nMOS see, mida võime nimetada digitaalseks loogikaperekonnaks, mis kasutab ühte toiteallika pinget, erinevalt vanematest nMOS-i loogikaperekondadest, mis vajasid rohkem kui ühte toiteallika pinget.

Nende kahe eristamiseks lihtsate sõnadega võime öelda, et staatiline märk on selline, mis ei läbi olulist muutust üheski osas ja jääb lõpus põhimõtteliselt samaks, nagu see oli alguses. Vastupidiselt sellele viitab dünaamiline tegelane sellele, kes mingil hetkel läbib olulise muutuse. Pange tähele, et see määratlus ja eristamine ei ole spetsiifiline staatiliste ja dünaamiliste märkide jaoks nMOS-is, vaid viitab staatiliste ja dünaamiliste märkide üldisele eristamisele. Pannes need nMOS-i viitesse, võime teha lihtsa järelduse, et nMOS-i staatilised märgid ei avalda vooluringi elu jooksul mingeid muutusi, samas kui dünaamilised tähemärgid näitavad samal ajal mingisuguseid muutusi.

NMOS-ahelaid kasutatakse tavaliselt kiireks lülitamiseks. Need ahelad kasutavad lülititena nMOS-transistoreid. Staatilise NAND-värava kasutamisel rakendatakse nende vastavate väravate ahelatele kaks transistorit. Liiga paljude sisendtransistoride ühendamine jada ei ole soovitatav, kuna see võib pikendada lülitusaega. Staatilises NOR-väravas on kaks transistorit ühendatud paralleelselt. Teisest küljest on dünaamilistes nMOS-ahelates põhiliseks meetodiks loogiliste väärtuste salvestamine, kasutades nMOS-i transistoride sisendvõimsusi. Dünaamiline süsteem töötab väikese hajumise võimsuse režiimis. Lisaks pakuvad dünaamilised vooluahelad paremat integratsioonitihedust, võrreldes nende staatiliste vastaspooltega. Dünaamiline süsteem ei ole aga alati parim valik, kuna erinevalt staatilisest süsteemist vajab see rohkem juhtimiskäske või rohkem loogikat.

Punktides väljendatud erinevuste kokkuvõte

1. Staatiline märk on selline, mis ei läbi olulist muutust üheski osas ja jääb lõpus põhimõtteliselt samaks, nagu see oli alguses. Vastupidiselt sellele viitab dünaamiline tegelane sellele, kes mingil hetkel läbib olulise muutuse

2. nMOS-i staatilised märgid ei avalda vooluringi elu jooksul mingeid muutusi, samas kui dünaamilised tähemärgid näitavad samasuguseid muutusi

3. Staatilise NAND-värava kasutamisel rakendatakse nende vastavatele värava ahelatele kaks transistorit. Liiga paljude sisendtransistoride ühendamine jada ei ole soovitatav, kuna see võib pikendada lülitusaega. Staatilises NOR-väravas on kaks transistorit ühendatud paralleelselt. Teisest küljest on dünaamilistes nMOS-ahelates põhiliseks meetodiks loogiliste väärtuste salvestamine, kasutades nMOS-i transistoride sisendvõimsusi

4. Dünaamilised vooluahelad pakuvad paremat integreerimistihedust, samas kui staatilised vooluringid pakuvad suhteliselt väiksemat integratsioonitihedust

5. Dünaamilised süsteemid ei ole alati parim valik, kuna need vajavad rohkem sõidukäske või rohkem loogikat; staatilised süsteemid vajavad vähem loogikat või sisestuskäsklusi