Laboration 6 A/D- och D/A-omvandling
A/D-omvandlare
Digitala Utgång V fs 3R/2 Analog Sample R R D E C O D E R P/S Skiftregister R/2 2 N-1 Komparatorer
Digital elektronik Halvledare, Logiska grindar
Digital elektronik
Logiska nät Trappströmbrytare A och lika => lampan lyser A 230 V AC
Logiska nät Trappströmbrytare A och lika => lampan lyser A 230 V AC
Logiska nät Trappströmbrytare A och lika => lampan lyser A 230 V AC
Logiska nät Trappströmbrytare A och lika => lampan lyser A 230 V AC
ipolär-transistor ipolär transistor (i-polar Junction Transistor, JT) estår av två N-kristaller (P-kristaller) och en P-kristall (Nkristall) NPN eller (PNP) typ. Kollektor as v CE > 0:7 V v E 0:7 V Emitter
ipolär-transistor Två typer: NPN och PNP C C Strömmen som flyter mellan bas och emitter (NPN): I ¼ I S e e v E kt E E
ipolära-transistorer TTL-kretsar (Transistor-Transistor-Logic) 74LSxx Den vanligaste typen av logiska kretsar fram till ~1990 Fördel: Snabba Nackdel: Energikrävande Endast 0 5 Volt.
MOSFET-transistor (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) N-kanal Source Gate Drain Metall-oxid (isolerande) n + n + N-kanal bildas när en positiv gate-source spänning, V GS, större än tröskelspänningen, V T, appliceras. p - substrat
Transistorn en förstärkare MOSFET symboler NMOS PMOS drain gate source
NMOS som switch v in = hög a strömbrytare sluten V GS =5V v in I D V GS =4V v in = låg a öppen V GS =3V 1 2 3 4 5 V DS [V]
Digitala kretsar CMOS Inverteraren (Complementary MOS) V DD GND
CMOS Inverteraren med transistorn som switch V DD GND
CMOS Inverteraren med transistorn som switch V DD hög in a PMOS öppen NMOS sluten Ut kopplad till GND a låg GND
CMOS Inverteraren med transistorn som switch V DD låg in a PMOS sluten NMOS öppen Ut kopplad till VDD a hög GND
CMOS Inverteraren med transistorn som switch V DD GND
CMOS Inverteraren 5 V OUT 4 N Off P Lin Real N Sat P Lin V OUT Ideal 3 2 N Sat P Sat 1 N Lin P Sat N Lin P Off V IN 1 2 3 4 5 V IN
Logiska grindar
Logik Sant 1 Falsk 0 Eller + Och Icke A A + A = A A A = A A + A = 1 A A = 0 A + 1 = A
AND OCH-grind A C 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Amerikask symbol A & Europeisk symbol C
OR ELLER-grind A C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Amerikask symbol Europeisk symbol A > 1 C C
NOT ICKE-grind Inverterare A 0 1 1 0 Amerikask symbol Europeisk symbol A 1
XOR Exklusiv Eller-grind A C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Amerikask symbol A Europeisk symbol A = 1 C C
NAND NOR C C A C 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 A C 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
Logiska grindar V DD Sanningstabell A A UT A UT 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 GND NAND = (Not AND)
Logiska grindar A NAND AND A A V DD f NAND f AND 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 GND NAND + Inverter a AND Amerikansk & Europeisk
Hel-adderare A C (Carry) S (Summa) C 0 (Carry out) A = 244 = 206 A + = 450 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 11111 11110100 + 11001110 A + = (1)11000010
Hel-adderare
Full adder (FA) Hel-adderare
Karnough diagram Mer om boolsk algebra, Karnoughdiagram etc. i kursen Digitalteknik, EIT020.
Statisk Heladderare i CMOS, 1 bit V DD A C V DD A A C C A A C o C C S V DD S A A C A A och : in C: minne in S: summa C o : minne ut V DD C o
14 bitars adderare
Första integrerade kretsen (IC), 1958 12 mm Kilbys IC: Phase-shift oscillator, 1.3MHz 5 komponenter varav 1 Transistor Jack Kilby Nobelpriset 2000 ild i Noyce patentansökan Robert Noyce Co-founder of Intel
Integrerade kretsar av olika komplexitet AND-Gate 6 Transistorer Filter - 10000 Transistorer FFT - 1 Million Transistorer
Intel 4004 (1971) 2300 transistors 10mm/108kHz Processorer Intel Pentium 4 (2000) 42 million transistors 0.18mm / 1.5GHz approx. 18000 gånger fler transistorer på 29 år.
Processorer Intel Core i7-970 (2010) ~1 miljard transistorer, 434000 ggr fler på 39 år. 0.032 µm Klockfrekvens ~5GHz
Antalet ledningslager ökar för att effektivisera sammankoppling
Moores Lag Antalet transistorer per chip dubbleras varje år. (1965) Ändrar 1975 till vartannat år. Gordon Moore En av Intels grundare ca. 1 miljard transistorer på ett chip 2007