4.1 SÍNTESI DE FUNCIONS COMBINACIONALS AMB TRANSISTORS DE PAS I INVERSORS

Documentos relacionados
DIAGRAMA DE FASES D UNA SUBSTANCIA PURA

Tutorial amplificador classe A

TEORIA I QÜESTIONARIS

Àmbit de les matemàtiques, de la ciència i de la tecnologia M14 Operacions numèriques UNITAT 2 LES FRACCIONS

Quina és la resposta al teu problema per ser mare? Dexeus MEDICINA DE LA REPRODUCCIÓ ESTUDI INTEGRAL DE FERTILITAT

Í N D E X. Cèdules Alta de sol licitud. N. versió: 1.0. Pàg. 1 / 6

UNITAT 3: SISTEMES D EQUACIONS

SOLUCIONARI Unitat 1

GEOMETRIA PLANA 1. ELS ANGLES 1.1. DEFINICIÓ 1.2. CLASSIFICACIÓ

CAMPS DE FORÇA CONSERVATIUS

ÍNDEX 1 DEFINICIÓ 2 PER A QUÈ SERVEIX 3 COM ES REPRESENTA 4 PRIMER CONCEPTE 5 ESCALA DE REDUCCIÓ I ESCALA D AMPLIACIÓ 6 PROCEDIMENT DE CÀLCUL

UNITAT DONAR FORMAT A UNA PRESENTACIÓ

CALC 1... Introducció als fulls de càlcul

Feu el problema P1 i responeu a les qüestions Q1 i Q2.

MICROSOFT OFFICE OUTLOOK 2003

10 Àlgebra vectorial. on 3, -2 i 4 són les projeccions en els eixos x, y, y z respectivament.

NOM IMATGE /enllaç ampliació d informació EXPLICACIONS

avaluació educació primària

La Lluna, el nostre satèl lit

Instal lació de Classic Client (Gestor del Token) a Ubuntu

FUNCIONS EXPONENCIALS I LOGARÍTMIQUES. MATEMÀTIQUES-1

1 Com es representa el territori?

Els nombres enters són els que permeten comptar tant els objectes que es tenen com els objectes que es deuen.

Com és la Lluna? 1 Com és la Lluna? F I T X A D I D À C T I C A 4

4.7. Lleis de Newton (relacionen la força i el moviment)

UNITAT 3 OPERACIONS AMB FRACCIONS

Les funcions que apliquen a tots els elements del domini la mateixa imatge es diu funció constant, evidentment han d ésser del tipus f(x) = k (k R)

2.5. La mesura de les forces. El dinamòmetre

U.D. 1: L'ELECTRICITAT

FES EL TEU CORREU ELECTRÒNIC MÉS SEGUR

5.2. Si un centre pren aquesta decisió, serà d aplicació a tots els estudiants matriculats a l ensenyament pel qual es pren l acord.

Corriola, palanca, pla inclinat, polispast, torn i caragol.

= T. Si el període s expressa en segons, s obtindrà la freqüència en hertz (Hz). 2) Fem servir la relació entre el període i la freqüència i resolem:

Calculadora d expressions aritmètiques

Escola Anoia PRÀCTICA 1

Microsoft Lync 2010: Introducció al nou programari de missatgeria instantània i conferències

Usos del certificat digital en Windows Mobile 6.+

LA DUPLICACIÓ DEL DNA i LA BIOSÍNTESI DE PROTEÏNES 1er Batxillerat

3. DIAPOSITIVA D ORGANIGRAMA I DIAGRAMA

UNITAT DONAR FORMAT A UN DOCUMENT

Districte universitari de Catalunya

Servei d Atenció al Client. Requisits tècnics per fer correctament la transmissió de fitxers

x = graduació del vi blanc y = graduació del vi negre

28 Sèries del Quinzet. Proves d avaluació

Sistemas Combinacionales

FULL INFORMATIU Guia per a Avaluar amb el SAGA

GUIA CAPITALITZACIÓ DE L ATUR

6. Calcula l obertura de l angle que falta. Digues de quin tipus d angles es tracta. 6

Programa Grumet Èxit Fitxes complementàries

Veure que tot nombre cub s obté com a suma de senars consecutius.

PORTES LÒGIQUES AMB DÍODES I TRANSISTORS NMOS

El camp elèctric. Com una acció directa a distància. Com una acció indirecta a través del camp elèctric.

Xupa-xup, sucre, respiració i velocitat de reacció

DIVISIBILITAT. Amb els nombres 5, 7 i 35 podem escriure diverses expressions matemàtiques: 5x7=

Prova de la part recuperable de Fonaments de Química. Grau de Biologia i Dobles Titulacions 22/6/2016 COGNOMS... NOM... DNI...

TEMA 6 L ATLETISME. Curs: 2n ESO 2n Trimestre

Instal lació de l aplicació 2xRDP:

Servei de Gestió de Serveis Informàtics Secció de Sistemes en Explotació Webmailaj Correu Municipal Configuració nou compte de correu

CREACIÓ I RESTAURACIÓ D'IMATGES DE CLONEZILLA EN UN PENDRIVE AUTORRANCABLE

LES ORACIONS SUBORDINADES ADVERBIALS (Llibre pàg. 400 i 491)

Tema 5: Els ecosistemes

L ENERGIA EÒLICA. Josep Fumadó Cresol, Solucions Energètiques Locals

ELS NOMBRES REALS. MATEMÀTIQUES-1

Somni causat pel vol d una abella al voltant d una magrana un segon abans de despertar

Tema 4. Programació d un Braç Robot

Circuitos lógicos combinacionales. Tema 6

38.1. Principios de electrónica digital Sistemas digitales y analógicos

Els arxius que crea Ms Excel reben el nom de LibroN, per aquest motiu cada vegada que creem un arxiu inicialment es diu Libro1, Libro2, Libro3,...

10. EL MERCAT DE BÉNS I SERVEIS. LA PRODUCCIÓ I LA DEMANDA AGREGADA: UN MODEL SIMPLE DE RENDA - DESPESA.

Districte universitari de Catalunya

Una plantilla és un fitxer model que conté una sèrie d elements que serveixen de base per a la creació d altres documents similars.

TEMA 2 LA MECÀNICA DEL MOVIMENT

1,94% de sucre 0,97% de glucosa

EL PORTAL DE CONCILIACIONS

Objectius. Crear expressions algebraiques. MATEMÀTIQUES 2n ESO 83

QUÍMICA 2 BATXILLERAT INTRODUCCIÓ ALS MÈTODES ESPECTROSCÒPICS PER A L ANÀLISI DE SUBSTÀNCIES

Creació d un bloc amb Blogger (I)

1. Triangles. Resolució d exercicis i problemes. Geometria Plana Posem en pràctica tot allò que hem après

L ús eficient de l energia a la llar

Els centres d atenció a la gent gran a Catalunya (2009)

PEL REGISTRE DE LES ACTIVITATS DE LA VIDA DIÀRIA EN CENTRES DE GENT

Aquesta segona part de l examen consta de 2 fulls. Heu de contestar en la mateixa fulla on es troba la pregunta.

1. DEFINICIÓ 2. NARRADOR 3. ESTRUCTURA 4. ESPAI 5. TEMPS 6. RITME NARRATIU

2. Quins aspectes del model atòmic de Dalton es mantenen vigents i quins aspectes s ha demostrat que són incorrectes?

PREGUNTES TIPUS TEST ( 25% de penalització per cada quatre respostes errònies ) [ ]

GEOMETRÍA ANALÍTICA PLANA

Fem un correu electrónic!! ( )

Cuál es la respuesta a tu problema para ser madre? Prop del 90% dels problemes d esterilitat es poden diagnosticar, i la immensa majoria tractar.

ENDEVINA ON SOC. Materials necessaris: mocadors i un rellotge amb alarma.

Módulo I Tecnología CMOS

TELECENTRES DE TARRAGONA

POLÍTICA DE COOKIES. La información que le proporcionamos a continuación, le ayudará a comprender los diferentes tipos de cookies:

PENJAR FOTOS A INTERNET PICASA

22a Mostra de Cinema d Animació Infantil Girona. Curs

VIH I SIDA DIFERÈNCIES ENTRE VIH I SIDA

Condicions específiques de prestació del tauler electrònic d anuncis i edictes: e TAULER

( ) El límit del producte de dues funcions en un punt és igual al producte de límits d aquestes funcions en el punt en qüestió, és a dir:

MANUAL DE CONFIGURACIÓ BÀSICA DEL VISAT TELEMÀTIC

Compuertas lógicas Álgebra de Boole

Transcripción:

4.1 SÍNTESI DE FUNCIONS COMBINACIONALS AMB TRANSISTORS DE PAS I INVERSORS EXEMPLE: Síntesi de la funció Solució amb inversors: X + YZ amb transistors NMOS - Hem de transformar la funció per tal de que sigui una expressió negada: f (X,Y,Z) = X + Y Z= X (Y Z) = X (Y + Z) - El circuit NMOS que implementa aquesta funció serà: VCC Solució amb portes de pas: 1 F = X + YZ Y X - Inconvenient: Si X = 0 i YZ = 0, la sortida flota - Solució: hem de sintetitzar els zeros: F = X (YZ) = X (Y + Z) X Z F 1 F = X + YZ X Y Z Z Y Z 0 Si X = 1 F = 1 Si Y = 1 y Z = 1 F = 1 X Y - 1-1 - 2 -

2.6.2 MÒDUL LÒGIC UNIVERSAL (ULM) La síntesi de funcions combinacionals es pot generalitzar a través del Módul Lògic Universal Si tenim la següent expressió de suma de productes: Exemple: OR a + b = ab + ab + ab = ab + a(b + b) = ab + a = (a + a)(a + b) = a + b El bloc que permet sintetitzar les funcions es pot representar amb (NOTA: la sortida no és flotant!): G 0 f (a,b) = a bg + 0 + a bg1 + a bg 2 abg3 escollint de forma adecuada G i podem sisntetitzar qualsevol funció de 2 variables G 1 G 2 G 3 f(a,b) f(a,b) NOM G 0 G 1 G 2 G 3 a b AND 0 0 0 1 a+b OR 0 1 1 1 a b NOR 1 0 0 0 a + b NAND 1 1 1 0 a b + a b EXOR 0 1 1 0 a b + a b NEXOR 1 0 0 1 a b O mitjançant diagrama de Sticks: G 0 G 1 G 2 f(a,b) G 3 a b - 3 - - 4 -

Comentaris: o en diagrama de sticks: - Es pot generalitzar fàcilment a K entrades. - No es poden connectar gaires NMOS en serie ja que es degradaria molt el senyal. La solució per aquest problema es utilitzar portes de transmissió CMOS. - És una estructura molt regular. La realització més senzilla d un mòdul lògic universal es pot realitzar de la següent forma: on: f (a,b) = a f (1,b) + a f (0,b) = a g + a f (1,b) = f (a,b) si a= 1 f (0,b) = f (a,b) si a= 0 La implementació d aquest mòdul és: f(0,b) = g 0 f(1,b) = g 1 1 g 0 f(a,b) f(0,b) = g 0 f(1,b) = g 1 a Les possibilitats que tindrem són: f(a,b) NOM g 0 g 1 a b AND 0 b a+b OR b 1 a b NOR b 0 a + b NAND 1 b a b + a b EXOR b b a b + a b NEXOR b B El mòdul lògic per a 3 variables seria: f(a,b) f (a, b,c) = a b f (0,0,c) + a b f (0,1,c) + a b f (1,0,c) + abf (1,1,c) a La funció f pot valdre { 0, 1, c, c } - 5 - - 6 -

Exemple: Sintetitzar la següent funció f = x + y z SOLUCIÓ A: f = x + y z = x y f (1,1,z) + x y f (0,1,z) + x y f (1,0,z) + x y f (0,0,z) f (1,1, z) = 1 f (0,1, z) = 0 f (1,0, z) = 1 f (0,0, z) = z Llavors, f = x + y z = x y (1) + x y (0) + x y (1) + x y (z) = x (1) + x y (0) + x y(z) La xarxa de portes de pas que implementarà aquesta funció serà: (z) SOLUCIÓ B: f = x + y z = y z f (x,1,1) + y z f (x,0,1) + y z f (x,1,0) + y z f (x,0,0) f (x,1,1) = x f (x,0,1) = 1 f (x,1,0) = x f (x,0,0) = x Llavors, f = x + y z = yz(x) + yz(x) + yz(1) + yz(x) = = ( yz + yz + yz)(x) + yz(1) = (y+ y)( y+ z)(x) + yz(1) = (y+ z)(x) + yz(1) La xarxa de portes de pas que implementarà aquesta funció serà: (0) (1) f(x,y,z) (x) f(x,y,z) (1) x y y z - 7 - - 8 -

SOLUCIÓ C: f = x + y z = x z f (1, y,1) + x z f (1, y,0) + x z f (0, y,1) + f (1, y,1) = 1 f (1, y,0) = 1 f (0, y,1) = y f (0, y,0) = 0 Llavors, x z f (0, y,0) 2.7 PORTES CMOS AMB RELLOTGE 2.7.1 INTRODUCCIÓ Justificació a la incorporació de rellotge: A. Sincronització: - Senyals que segueixen diferents trajectòries adquireixen diferents retards produint hazards. Exemple: f = x + y z = x z (1) + x z (1) + x z (y) + x z (0) = (x z + x z ) (1) + x z (y) + x z (0) A senyals originals = x (1) + x z (y) + x z (0) B senyal retardat La xarxa de portes de pas que implementarà aquesta funció serà: Z hazard (0) (/y) (1) f(x,y,z) - El rellotge permet realitzar operacions sincronitzades i redueix l aparició de hazards B. En sistemes seqüencials, el rellotge defineix la successió d estats. x z C. La incorporació de rellotge permet realitzar estructures més compactes (menys transistors), amb menys consum i més velocitat (menys capacitats associades) - 9 - - 10 -

2.7.2 LÒGICA CMOS DINÀMICA AMB 1 FASE DE CLK - Exemple: Porta NAND de 2 entrades A B Out precàrrega avaluació - Funcionament: CLK = 0 : El transistor de precàrrega carrega a 1 la sortida CLK = 1 : Depenent del valor de les entrades la sortida es posa a 1 ó 0 - Avantatges: Es fan servir n + 2 transistors (n: número d entrades): reducció de l àrea en 50% aprox. Reducció de les capacitats: augment de la velocitat t LH millorat degut a la precàrrega Fase de pre-càrrega: CLK = 0 Out = 1 Fase d avaluació: CLK = 1 Out = AB - Inconvenients: t HL més alt: tenim un transistor nmos més. Les entrades no poden canviar quan CLK és 1. Si canvien, la sortida pot ser errònia per fenòmens de redistribució de càrrega No es poden fer connexions en cascada: a la figura següent es veuen dues portes NAND connectades en cascada; suposem que durant la fase d avaluació (CLK=1) Y ha de valer 0. La descàrrega de C 1 requereix un temps i, per tant, la segona porta NAND comença a avaluar-se amb un 1 enlloc d un 0 a la seva entrada IN C. Si l entrada IN D és un 1 la capacitat C 2 es pot descarregar i a la sortida tindrem un resultat erroni. - 11 - - 12 -

2.7.3 LÒGICA CLOCKED CMOS (C 2 MOS) - Aquesta lògica es va realitzar per disminuir el consum dinàmic de la lògica CMOS complementària: quan les entrades canvien la sortida es troba en alta impedància (CLK = 0) i no hi ha corrent entre V DD i GND. - Actualment, el consum a la lògica CMOS complementària s ha reduït molt i, per tant, la lógica C 2 MOS ja no s utilitza. - Avantatges: Reducció del consum dinàmic. És una porta tri-state - Inconvenients: Augment de l àrea del xip (més transistors). Augment dels retards degut als transistors de CLK Y Out Descàrrega de C1 / VCC Bloc PMOS Sortida errònia INPUTS OUT Bloc NMOS - 13 - - 14 -

- Funcionament: 2.7.4 LÒGICA DOMINÓ CLK = 1 : La sortida queda en alta impedància (HZ) i OUT = OUT (anterior) CLK = 0 : Depenent del valor de les entrades la sortida es posa a 1 ó 0 - Exemple: INVERSOR AMB LÒGICA C 2 MOS / In Out - L estructura i el funcionament són iguals que a la lògica CMOS dinàmica amb una fase rellotge, però afegint-hi un inversor a la sortida. - Aquest inversor permet fer connexions en cascada sense tenir errors a la sortida avaluació Sortida en HZ: Out = Out (anterior) Per reduir el consum dinàmic, els canvis a l entrada s han de produir quan és 1 - Inconvenients: Augment de l àrea del xip (s ha de ficar un inversor addicional per cada etapa). Augment dels retards degut a l inversor Tan sols es poden implementar estructures no inversores Les entrades sols poden variar a la fase de pre-càrrega. Si varien a la fase d avaluació poden sorgir problemes de redistribució de càrrega - 15 - - 16 -

2.7.5 LÒGICA NORA (NO-RACE) 2.7.6 ESTRATÈGIES DE RELLOTGE Hem vist com es realitzen funcions lògiques CMOS amb l ajut d un rellotge Ara veurem les diferents estratègies de rellotge utilitzades per circuits seqüencials DEFINICIONS SOBRE CIRCUITS SEQÜENCIALS La seva sortida és funció de l estat de les entrades i de l estat de les sortides anteriors El seu funcionament es controla mitjançant un o més senyals de rellotge. Cada senyal de rellotge s anomena fase La representació canònica d un sistema seqüencial és: - És una estructura dominó alternativa que permet fer connexions en cascada sense haver d incorporar l inversor. INPUTS LÒGICA LÒGICA COMBINACIONAL COMBINACIONAL OUTPUTS - El retard a la transició 1 0 a la sortida de la primera etapa (Y) no afecta perque els 1 no fan conduir els PMOS de la segona etapa i, per tant, no crean canvis a la sortida: MEMÒRIA MEMÒRIA - Inconvenients: Sistema més lent degut a la incorporació de transistors PMOS Necessitem rellotge amb dues fases (CLK i /CLK). Un sistema seqüencial rep inputs i produeix outputs. La diferència amb els circuits combinacionals és que si en un instant t apliquem una entrada x(t), la resposta z(t) dependrà de x(t) i dels estats anteriors, z(t-1). El resultat depèn de l estat present i de l estat passat. - 17 - - 18 -

Es defineix com màquina d estats finits el circuit seqüencial que té un nombre d estats possibles finit. Per a que el sistema funcioni correctament: EXEMPLE: SUMADOR DE DOS BITS A B SUMADOR SUMADOR MEMÒRIA MEMÒRIA C i Z i = A i + B i + C i-1 A. El retard de la lògica combinacional ha de ser més gran que el temps en que CLOCK = 1 (interruptor tancat), ja que, si no, s inicia un segon cicle abans d acabar el primer. Aquesta condició s anomena RACE CONDITION B. El retard de la lògica combinacional ha de ser menor que el període del rellotge, per tal de començar el segon cicle amb les variables a punt Es suma bit a bit i el resultat dependrà dels bits d entrada (A i i B i ) i del carry anterior (C i-1 ) Fa falta un element de memòria que guardi la variable C i. Aquest element pot ser un interruptor CLK W < Retard mínim bloc combinacional Interruptor obert Interruptor tancat A B SUMADOR SUMADOR C i Z i = A i + B i + C i-1 T > Retard màxim bloc combinacional El compliment d aquestes condicions de forma simultània és molt restrictiu. Amb la següent configuració es resol la RACE CONDITION: IN COMBINACIONAL COMBINACIONAL OUT E0 E1 E3 E4 E5 A i 0 0 1 1 0 B i 0 1 1 1 0 C i-1 0 0 1 1 Z i 0 1 0 1 1 C i 0 0 1 1 0-19 - CLK Aquest tipus d estratègia s anomena de 2-fases. L esquema anterior funciona mentre CLK i /CLK siguin exactament complementaris. Un retard entre ells degut als - 20 - /CLK

diferents camins recorreguts pels senyals condueix a un solapament entre rellotges anomenat CLOCK SKEW: CLK /CLK δ Durant el temps δ els dos transistors estàn conduint i es pot produir la RACE CONDITION Pero solucionar el problema del CLOCK SKEW es fa servir l estratègia PSEUDO 2-FASES φ1 φ2 A B C D Simulació SPICE del circuit Els retards entre clocks B i D han d assegurar que no hi haurà cap solapament entre polsos. A la figura següent es mostra un circuit que genera, a partir d un senyal quadrat, els senyals φ1 i φ2 i el resultat de la seva simulació SPICE - 21 - - 22 -