CMOS复合管电路的构造方法

在一般电路中,通常认为,两个开关串联构成“与”逻辑,两个开关并联构成“或”逻辑(相当于水管的不同连接方式给水流提供通路)。而在CMOS复合管电路中,分为两部分——PMOS和NMOS部分,其中PMOS部分导通,则会导致输出1,NMOS导通则会导致输出0。

对于某个表达式Y=\overline{\text{(A+B)(C+D)}},为了分析NMOS何时导通,即为分析Y何时输出0。注意!这里的“+”和"."之所以被称为“或门”和“与门”,是因为我们认为0表示假(或不导通),1表示真(或导通)。因此,为了便于画出电路,我们希望将NMOS导通与表达式结果为1联系起来(即正逻辑),那么,我们转而分析\overline{\text{Y}}的情况,当\overline{\text{Y}}=1时表示导通。显然,\overline{\text{Y}}=(A+B)(C+D),这时候就可以完美映射水管模型了。

对于PMOS的部分,虽然PMOS导通意味着Y=1(即正逻辑),但由于PMOS输入为0时才导通,这相当于在每个输入上加了一个非门,我们需要在保证表达式真值表不变的情况下,为每个输入加上非门。此时,PMOS电路等效于NMOS电路,且因为PMOS部分的导通本身就与表达式结果为1相关,因此,我们不需要像上面一样分析\overline{\text{Y}},而只需要分析Y。为了通过变换在保证表达式等效的情况下为每个输入加上非门,我们可以让表达式整体加上两个非门(如果最外层已有一个非门则不需要加),然后通过德摩根律将其中一个非门下放到所有输入即可。

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