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[Übersicht] CMOS-Inverter: Definition, Prinzip, Vorteile

Cmos Inverter

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Diese von der Firma MiniTool angebotene Wissensdatenbank gibt einen allgemeinen Überblick über den beliebten CMOS-Inverter in digitalen integrierten Schaltkreisen oder anderen elektronischen Geräten. Lesen Sie es durch und finden Sie die gewünschten Informationen.

Auf dieser Seite :

Über CMOS
Was ist ein CMOS-Inverter?
CMOS-Wechselrichter-Layout
Wie funktioniert ein CMOS-Inverter?
CMOS-Hex-Inverter
Urteil

Über CMOS

CMOS, komplementärer Metalloxid-Halbleiter, auch COS-MOS (komplementärer Metalloxid-Halbleiter) genannt, ist eine Art MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Sein Herstellungsprozess nutzt komplementäre und symmetrische Paare von p-Typ- und n-Typ-MOSFETs für Logikfunktionen.

CMOS-Technologie wird zum Bau von Chips mit integrierten Schaltkreisen (IC) wie Mikroprozessoren, Speicherchips (einschließlich CMOS-BIOS), Mikrocontrollern und anderen digitalen Logikschaltungen verwendet. Es wird auch in analogen Schaltkreisen wie Bildsensoren (CMOS-Sensoren), HF-Schaltkreisen (RF CMOS), Datenwandlern sowie hochintegrierten Transceivern für viele Arten der Kommunikation verwendet.

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Was ist ein CMOS-Inverter?

Schauen wir uns zunächst einmal an, was ein Wechselrichter ist. In der digitalen Logik ist ein Inverter, auch NOT-Gatter genannt, ein Logikgatter, das eine logische Negation implementiert. Das Wahrheitsprinzip eines Wechselrichters besteht darin, dass bei Eingabe von A NICHT A ausgegeben wird. Wenn Sie beispielsweise 0 eingeben, gibt der Wechselrichter 1 aus; Wenn Sie 1 eingeben, wird 0 ausgegeben.

Daher ein Wechselrichterschaltung gibt eine Spannung aus, die den entgegengesetzten Logikpegel zu seinem Eingang darstellt. Seine Hauptfunktion besteht darin, das Eingangssignal zu invertieren. Das heißt, wenn der Eingang niedrig ist, wird der Ausgang hoch und umgekehrt. Dies ist auch die Funktionsprinzip des CMOS-Inverters .

Ein Wechselrichter kann mit einem einzelnen Metalloxid-Halbleiter (PMOS) vom P-Typ oder einem einzelnen Metalloxid-Halbleiter (NMOS) vom N-Typ aufgebaut und mit einem Widerstand gekoppelt werden. Der Strom fließt in einem der beiden Zustände durch den Widerstand, sodass die Resistive-Drain-Konfiguration stromsparend und schnell ist.

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Alternativ kann ein Wechselrichter aus zwei komplementären Transistoren in einer CMOS-Konfiguration aufgebaut werden, die als CMOS-Inverter bezeichnet wird. Die Vorteile des CMOS-Inverters sind ein sehr geringer Stromverbrauch und eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit, da einer der Transistoren in beiden Logikzuständen immer ausgeschaltet ist, bzw. der relativ niedrige Widerstand (im Vergleich zu reinen NMOS- oder reinen PMOS-Geräten).

CMOS-Wechselrichter-Layout

CMOS-Inverter können auch als NOSFET-Inverter bezeichnet werden. Innerhalb eines CMOS-Inverters liegt eine Versorgungsspannung VDD am PMOS-Source-Anschluss und Masse am NMOS-Source-Anschluss an. Während WIN mit den Gate-Anschlüssen und VOUT mit den Drain-Anschlüssen verbunden ist.

Betriebsschaltplan des CMOS-Wechselrichters

Der CMOS enthält keine Widerstände, wodurch er leistungseffizienter ist als ein herkömmlicher MOSFET-Wechselrichter mit integriertem Widerstand.

Wie funktioniert ein CMOS-Inverter?

Digitale Elektronikschaltungen arbeiten mit festen Spannungspegeln, die einer logischen 0 oder 1 (binär) entsprechen. Während ein CMOS-Inverterschaltung dient als grundlegendes Logikgatter zum Wechseln zwischen diesen beiden Spannungspegeln. Die Umsetzung bestimmt die tatsächliche Spannung. Zu den üblichen Pegeln gehören jedoch (0, +5 V) für Transistor-Transistor-Logikschaltungen (TTL).

CMOS kann auch mit Bipolartransistoren (BJT) in einer Widerstands-Transistor-Logik- (RTL) oder TTL-Konfiguration aufgebaut werden.

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CMOS-Hex-Inverter

Der Hex-Inverter ist ein integrierter Schaltkreis, der sechs (Hexa-)Inverter enthält, beispielsweise einen 7404-TTL-Chip und einen 4049-CMOS. Der CMOS-Inverter 4049 IC verfügt über 16 Pins: 12 Pins werden für Ein- und Ausgänge verwendet, 2 Pins werden für die Stromversorgung/Referenzierung verwendet und die restlichen 2 Pins sind mit nichts verbunden. Der 7404 TTL-Chip hat 14 Pins.

Ein Wechselrichter ist ein Grundbaustein der digitalen Elektronik. Multiplexer , Zustandsmaschinen, Decoder und andere hochentwickelte digitale Geräte können Wechselrichter verwenden.

Urteil

Der CMOS-Inverter ist ein wichtiger Bestandteil eines Schaltungsgeräts. Es bietet eine geringe Verlustleistung, eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit und hohe Pufferreserven. Diese drei Eigenschaften sind in Wechselrichtern für die meisten Schaltungsdesigns vorgesehen. Aus diesem Grund wird der CMOS-Inverter immer beliebter.