Logica pass transistor, transmission gate e dinamica

Logica a pass transistor

A differenza della logica CMOS, nella logica a pass transistor il segnale di ingresso può trovarsi anche sul source o sul drain oltre che sul gate.

In questo caso è possibile collegare ${𝑉}_{𝐼}$ direttamente a ${𝑉}_{𝑂}$, controllata da un transitore nMOS.

Una porta AND può essere implementata come nell’immagine:

L’nMOS della logica a pass transistor non riesce a condurre bene gli 1 (l’uscita arriva al più a ${𝑉}_{\text{DD}}-{𝑉}_{\text{TN}}$) perché il canale svanisce. La situazione è anche peggiorata dall’effetto body (${𝑉}_{\text{SB}}\ne 0$).

Note

Se usassimo un pMOS, l’1 non avrebbe più problemi, ma lo 0 sì.

Logica a transmission gate

La logica a transmission gate risolve il problema dei segnali del pass transistor mettendo in parallelo un transistore nMOS e un pMOS.

Il principale svantaggio è dovuto alla maggiore complessità dovuta all’utilizzo di 2 transistori e un invertitore. Inoltre tutto il rumore all’ingresso è passato all’uscita.

Tip

Per risolvere la questione del rumore, si possono introdurre regolarmente nel circuito dei buffer di tipo CMOS.

Logica dinamica

Nella logica dinamica, invece di implementare pull-up e pull-down come nella CMOS, se ne implementa solo uno e si suddivide in due fasi il circuito: precarica e valutazione.

Per la suddivisione serve un terzo transistor nMOS in serie al pull-down, che, insieme al pull-up (pMOS), è comandato da un segnale di clock.

• Nella fase di precarica, il pull-up è acceso e carica la capacità in uscita, mentre il pull-down è spento dal terzo transistore.
• Nella fase di valutazione, in base al valore degli ingressi, si decide se il nodo di uscita viene portato a 0 o se rimane a 1.

Rispetto alla logica CMOS che usa $2𝑛$ transistors, la logica dinamica ne usa solo $𝑛+2$.

Dal punto di vista dei consumi, non ci sono più quelli dovuti alla transizione di stato del CMOS, ma nel caso in cui il pull-down è acceso, la carica della capacità viene sprecata per ogni ciclo di clock.