Perché utilizziamo un CMOS per invertire un circuito quando il PMOS lo raggiunge già?

L'output in un PMOS è il seguente:

I/P    O/P  
 0      1  
 1      0  

Perché non posso semplicemente usare questo invece di usare un CMOS per invertire la logica?
(Spiegare in termini semplici poiché sono un principiante in questo argomento e argomento)

In una parola: efficienza .

È possibile utilizzare un transistor PMOS per pilotare un'uscita logica alta (ad es. VDD) quando l'ingresso è basso (ad es. GND). Tuttavia, non è possibile utilizzare lo stesso transistor PMOS per portare un'uscita logica bassa quando l'ingresso è alto .

Quando si guida l'ingresso in alto nell'inverter PMOS, questo si spegne , lasciando l'uscita ad alta impedenza, che non è logicamente bassa .

La tua vera tabella di verità è:

I/P    O/P

 0      1
 1      Z

È possibile superare questa incapacità di guidare in basso, utilizzando una resistenza per abbassare l'uscita quando il transistor è spento. Tuttavia, per essere in grado di guidare fortemente verso il basso, è necessario un resistore di valore basso .

Questo resistore è sempre attraverso l'uscita, il che significa che quando si accende il PMOS per guidare in alto, una grande corrente fluirà dal PMOS attraverso il resistore verso terra. Questo utilizza molta energia . Se hai miliardi di interruttori, puoi vedere che il consumo energetico sarà molto elevato .

L'approccio migliore è sostituire questo resistore con un transistor NMOS. Questo si chiama CMOS. Usando un dispositivo NMOS , puoi pensare che sia in grado di spegnere il resistore quando l'uscita è elevata (PMOS è acceso).

Usando il NMOS puoi anche avere una logica bassa perché, quando acceso, il NMOS è effettivamente un corto.

Pertanto, il CMOS, utilizzando transistor complementari, ha una dissipazione di potenza statica molto bassa : quando un'uscita viene mantenuta alta o bassa, quasi nessuna energia viene consumata.

Il CMOS, sebbene più complesso da realizzare, consuma pochissima energia quando non si commuta, mentre il PMOS consuma più energia anche quando non si commuta.

Da qui, sii il circuito seguente per un semplice inverter:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Quando IN = 0, quindi il NMOS (M2) è (quasi) un circuito aperto e il PMOS (M1) è (quasi) un corto circuito. Il contrario per quando IN = 1: NMOS è un corto circuito e PMOS è un circuito aperto. È Vdd (5 V) o terra all'uscita che viene pilotato "fortemente".

Di conseguenza si ha una dissipazione di potenza inferiore.