पुराने पीएमओएस / एनएमओएस लॉजिक को +5, -5 और +12 वोल्ट जैसे कई वोल्टेज की आवश्यकता क्यों है? उदाहरण के लिए, पुराने इंटेल 8080 प्रोसेसर, पुराने DRAMs, आदि।
मुझे भौतिक / लेआउट स्तर पर कारणों में दिलचस्पी है। इन अतिरिक्त वोल्टेज का उद्देश्य क्या था?
हां, यह सवाल उस सामान के बारे में है जो 35 साल पहले इस्तेमाल किया गया था।
जवाबों:
8080 ने nMOS- केवल तकनीक (कोई CMOS = pMOS और nNMOS) का उपयोग किया। जब आप केवल nMOS (या pMOS) उपकरणों का उपयोग करते हैं, तो आपके पास लॉजिक इनवर्टर सेल बनाने के लिए कुछ विकल्प होते हैं ( इस दस्तावेज़ में अध्याय 6.6 देखें , मेरा उत्तर इस स्रोत पर भारी पड़ता है):
nMOS ट्रांजिस्टर और पुल-अप रोकनेवाला। सरल, लेकिन एक आईसी पर अच्छा नहीं क्योंकि रोकनेवाला सिलिकॉन पर बहुत अधिक जगह लेगा।
nMOS ट्रांजिस्टर और एक दूसरा, संतृप्त nMOS ट्रांजिस्टर पुल-अप रोकनेवाला के स्थान पर। बुरा नहीं है, लेकिन उच्च-स्तरीय आउटपुट वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के नीचे एक सीमा वोल्टेज वी जीएस, वें रहेगा । (नोट: वी जीएस, वें एक एफईटी के गेट और स्रोत के बीच वोल्टेज है जो बस एफईटी को चालू करेगा ।)
nMOS ट्रांजिस्टर और पुल-अप रोकने वाले के स्थान पर एक दूसरा, गैर-संतृप्त (= रैखिक) ट्रांजिस्टर। उच्च-स्तरीय आउटपुट वोल्टेज वी डीडी के लिए सभी तरह से स्विंग करेगा , लेकिन यह वी जीजी > वी डीडी + वी जीएस, वें के साथ एक अतिरिक्त वोल्टेज वी जीजी की अतिरिक्त लागत पर आता है । यही कारण है +12 V रेल का।
nMOS ट्रांजिस्टर लोड अवरोधक के स्थान पर एक दूसरे, घट-मोड मोड n प्रकार ट्रांजिस्टर के साथ। कोई अतिरिक्त आपूर्ति रेल की जरूरत नहीं है, लेकिन तकनीक अधिक परिष्कृत है क्योंकि दो अलग-अलग डोप किए गए ट्रांजिस्टर को एक ही चिप पर बनाया जाना चाहिए।
ऐसा लगता है कि 8080 विकल्प 3 नंबर का उपयोग करता है।
नकारात्मक रेल का कारण (-5 V) कैस्केड कॉन्फ़िगरेशन के लिए आवश्यक पूर्वाग्रह हो सकता है। यह एक अतिरिक्त आपूर्ति रेल की कीमत पर स्विचिंग गति को बढ़ाएगा। मैं यहां केवल अनुमान लगा सकता हूं क्योंकि मुझे कोई स्रोत नहीं मिला है जो मुझे बता रहे हैं कि 8080 वास्तव में कैस्केड-कनेक्ट चरणों का उपयोग करता है। कैसकोड को कवर करना एक और कहानी होगी; यह कॉन्फ़िगरेशन रैखिक एम्पलीफायरों, लॉजिक स्विच, स्तर-अनुवादकों या पावर स्विच के लिए उपयोग किया जाता है ।
यहाँ एक "कमी-मोड" NMOS नंद गेट सर्किट का उदाहरण है जो मुझे (जर्मन) विकिपीडिया पर मिला है:
ऊपरी ट्रांजिस्टर का उपयोग वर्तमान स्रोत को अंजाम देने वाले भार को प्रदान करने और उठने और गिरने के समय को संतुलित करने के लिए किया जाता है। प्रारंभिक MOS प्रौद्योगिकी की उच्च सीमा वोल्टेज के कारण, लोड रोकनेवाला के गेट के लिए एक उचित पूर्वाग्रह प्रदान करने के लिए 12 V आपूर्ति की आवश्यकता हो सकती है। -5 वी आपूर्ति का उपयोग वांछित संचालन शासन में प्राप्त करने के लिए सभी एफईटी के बैक-गेट्स (या सब्सट्रेट नोड्स) को पूर्वाग्रह करने के लिए किया जा सकता है।
मैं इसे विकी उत्तर बना रहा हूं क्योंकि मैंने जो कुछ कहा है वह कठिन तथ्यों के बजाय अटकलें हैं और मुझे यकीन है कि यहां कोई मुझे सुधार सकता है या ठीक कर सकता है।
मैंने कुछ साल पहले 12 वोल्ट एनएमओएस तकनीक के लिए डिज़ाइन किया था। यह पुल-अप के लिए संतृप्त एन-चैनल ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है। जैसा कि पिछले योगदानकर्ता द्वारा वर्णित है ( इस उत्तर में सूची आइटम # 2 ), यह आउटपुट वोल्टेज को VDD से कम एक Vt तक सीमित करता है। 5 वोल्ट की आपूर्ति का इस्तेमाल टीटीएल के साथ इंटरफेसिंग के लिए किया जाता है। -5 वी आपूर्ति का उपयोग सब्सट्रेट को बायस करने और वीटी को एक उपयोगी मूल्य पर लाने के लिए किया जाता है। पूर्वाग्रह वोल्टेज के बिना वीटी 0 वी के बारे में है।
संक्षिप्त उत्तर है, आपको डिज़ाइन देखने के लिए एक उपयुक्त डिवाइस के सर्किट लेआउट का अध्ययन करने की आवश्यकता है, और इसमें से आप संभवतः क्यों काम कर सकते हैं।
मेरी आंत की भावना यह है कि डिजाइन 5v टीटीएल के साथ इंटरफेस करने के लिए कहता है, लेकिन डिवाइस स्वयं इस वोल्टेज पर कार्य नहीं करता है, ठीक इसी प्रकार यह कार्य करने के लिए अध्ययन के लिए एक उपयुक्त उदाहरण की आवश्यकता होती है।
यह काम करने की तुलना में आसान है, क्योंकि मैं वेब पर बहुत कम विवरण पा सकता हूं।
मुझे जो मिला वह 8008 के बारे में जानकारी का खजाना था, जो कि 8080 को एक-दो साल से आगे बढ़ाता है, इस जानकारी में एक आंशिक योजनाबद्ध भी शामिल है, जिसे आप यहां पा सकते हैं।
http://www.8008chron.com/Intel_MSC-8_April_1975.pdf
पृष्ठ 29 और 30 के बारे में एक नज़र डालें (ये pdf के पृष्ठ संख्या हैं, हाथ से स्कैन किए गए मैनुअल नहीं हैं) और यहां तक कि पृष्ठ 5 यदि आप यह देखना चाहते हैं कि यह शारीरिक रूप से कैसे बनाया गया है।
आप अधिक जानकारी यहाँ पा सकते हैं।
http://www.8008chron.com/intellecMDS_schematic.pdf
मैं इसके लिए किसी भी इनाम की उम्मीद नहीं करता, क्योंकि मैंने सीधे सवाल का जवाब नहीं दिया है, लेकिन मुझे उम्मीद है कि यह आपको सही रास्ता बताता है।