Cómo hacer un inversor lógico
Metas
- Aprender cómo la combinación de una resistencia con un MOSFET puede crear un inversor
- Descubrir las limitaciones de este tipo de inversor
- Medir el consumo de corriente de un inversor NMOS
Un inversor lógico tiene una entrada y una salida. Si la entrada está en bajo, la salida estará en alto, y viceversa.
| entrada | salida |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
NMOS
Podemos construir un inversor lógico con un MOSFET de tipo N y una resistencia pull-up. Este tipo de inversor se llama inversor NMOS.
Si la entrada está en bajo, la puerta no se carga y la corriente no fluye a través del MOSFET. La resistencia eleva la salida para que esté en alto.
Si la entrada está en alto, la puerta se carga y el MOSFET conduce. Esto lleva la salida a nivel bajo.
Dibuja un inversor NMOS
Ve si eres capaz de dibujar este inversor usando las habilidades que has aprendido hasta ahora. Aquí está mi solución:
Una vez que esté todo cableado correctamente, selecciona la pestaña simulation y deberías ver una simulación como esta. Vas a necesitar las curvas in y out.
Se puede apreciar que cuando la entrada está en bajo, la salida está en alto. Una vez que el voltaje de la puerta llega más o menos a los 1,5V la salida comienza a caer, y cuando el voltaje de entrada está cerca de los 2,5V la salida está en menos de 1V.
La desventaja de usar lógica NMOS es que las resistencias pull-up desperdician un poco de corriente cuando el transistor está encendido.
Midiendo el consumo de corriente de un inversor NMOS
Al igual que antes, agrega i(vdd)\*-1000 a la lista de señales por graficar.
Ahora podemos apreciar que cuando la entrada está en bajo, el uso de corriente es bajo, pero cuando encendemos el MOSFET, estamos conectando la resistencia a vss, y esto consume corriente.
Intenta cambiar el ancho de la puerta y de la resistencia. ¿Puedes hacer que el inversor cambie más rápido? ¿Qué tal hacerlo más eficiente?
Si tuvieras millones de estos inversores lógicos entonces estarías malgastando electricidad como calor y tus chips se calentarían y volverían más lentos. El CMOS fue inventado para resolver esta limitación.
En la próxima lección vas a aprender a dibujar un MOSFET de tipo P, y luego tendrás todo lo necesario para hacer tu propio inversor CMOS.