CMOSとNOTゲート

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<【前回】MOSFET

CMOS

前回はn型MOSとp型MOSの性質について述べた。n型MOSは「ゲートに正電圧がかかると電流が流れる」装置であり、p型MOSは「ゲートに負電圧がかかると電流が流れる」装置である。ここで、正電圧・負電圧という用語を高電位・低電位という表現に置き換え、それぞれを表す記号として「H(High)」と「L(Low)」を用いる。

この時、n型MOSは「Hが入力されるとONになるスイッチ」、p型MOSは「Lが入力されるとONになるスイッチ」と考えることができ、これら2つのスイッチを組み合わせて論理回路を作成する方式をCMOS(Complementary MOS; 相補型MOS)という。

NOTゲート

CMOSの例として、NOTゲートと呼ばれる論理回路について示す。このゲートは、入力と逆の電圧を出力する(論理反転)。

回路図

上の回路図において、Aは入力、Qは出力である。また、VddとVssは電源線であり、VddはVssの対して高電位である。つまり、Vdd = H、Vss = Lと考えることができる。

例(A = Hのとき)

ONになったスイッチはただの導線と同一であり、逆にOFFのスイッチは断線状態と考えることができる。導線でつながった部分は同一の電位を持つので、Hの領域は上図のオレンジの線で表される。すなわち、Hが入力されたとき、出力QはLであり、入力とは逆の出力が生じることがわかる。

真理値表

ゲートへの入力と出力の対応関係を表にしたものを真理値表という。NOTゲートは入力端子を1つだけ持つため、真理値表は以下のようになる。

入力1(A)出力(Q)
LH
HL

回路記号

上図はNOTゲートの論理回路である。なお、回路記号のうち、NOTゲートの出力やp型MOSのゲートにある白い丸は「NOT(論理の反転)」、簡潔に言うと「逆」を意味するマークである。

ORゲート【次回】>

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神経科学を研究している博士学生。Rust, Python, C/C++, Unityを活用して、世界の様々な現象を分析・シミュレートしています。理系分野だけでなく、政治学や社会学も、もちろん分析対象です。

4件のコメント

  1. ピンバック: MOSFET | USHITORA Lab.
  2. ピンバック: ORゲート | USHITORA Lab.

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