DOMANDE ELETTRONICA WARNING ESERCIZIO D-1 a. Si spieghi la differenza tra un materiale conduttore, semiconduttore e isolante. b. Si spieghi cosa si intende per semiconduttore intrinseco e semiconduttore drogato. c. Si illustri sinteticamente come avviene la conduzione di corrente in un semiconduttore, scrivendo le equazioni che la descrivono.

Un materiale scarsamente conduttore dellelettricit viene detto isolante, un eccellente conduttore un metallo, una sostanza la cui conduttivit presenta valori intermedi tra questi due estremi un semiconduttore. Ogni materiale pu essere classificato in una di queste categorie a seconda della sua distribuzione delle bande denergia.Negli isolanti la banda proibita che separa la banda di conduzione da quella di valenza molto ampia, ci vuol dire che gli elettroni non possono passare dalla banda di valenza a quella di conduzione poich lenergia che pu essere fornita a un elettrone o per opera di un campo applicato o dallesterno non sufficiente.Nel semiconduttore lampiezza della regione proibita relativamente piccola (Eg = 1eV), Questi materiali a bassa temperatura sono isolanti, poich gli elettroni non hanno abbastanza energia per passare in banda di conduzione. Aumentando la temperatura invece, possibile aumentare la conduttivit. Questi semiconduttori sono detti intrinseci. Esistono poi i semiconduttori estrinseci Dove la conduttivit aumenta inserendo atomi di impurit dall'esterno. Metallo un solido che presenta una struttura con un'unica banda occupata. Sotto l'influenza di un campo elettrico gli elettroni possono acquisire ulteriore energia e spostarsi verso livelli pi elevati. Poich questi elettroni mobili costituiscono una corrente, il materiale un conduttore.B.La differenza principale tra un semiconduttore puro e uno drogato che nel semiconduttore puro la conduttivit aumenta con la temperatura, mentre definiamo estrinseco un semiconduttore in cui necessario inserire atomi di maturit affinch diventi conduttivo.C.La corrente in un semiconduttore deriva dal movimento sia di elettroni che di lacune. possibile drogare un semiconduttore con atomi di impurit in modo che la corrente sia dovuta principalmente a un solo tipo di portatore: o agli elettroni o alle lacune.Definiamo corrente di deriva il fenomeno di trasporto delle cariche in un cristallo sotto l'influenza di un campo elettrico. Mentre definiamo corrente di diffusione il fenomeno di trasporto delle cariche provocato dal gradiente di una concentrazione non uniforme.

Si consideri un materiale semiconduttorea. Si spieghi in cosa differisce da un materiale conduttore e da un materiale isolante.b. Si spieghino i seguenti termini:i. portatori maggioritari e minoritari;ii. mobilit;iii. conducibilit.A.

Un semiconduttore intrinseco a bassa temperature si comporta come un isolante. Aumentando la temperatura andiamo a rompere i legami covalenti si crea una copia elettrone lacuna. In un semiconduttore estrinseco invece vengono introdotti degli atomi Donori o accettori. Introducendo degli atomi donori si verranno a creare degli elettroni liberi di muoversi all'interno del cristallo. La concentrazione intrinseca di elettroni dipende dal materiale stesso e dalla temperatura. Quando droghiamo un semiconduttore, il prodotto elettroni lacune deve essere uguale al numero di elettroni intrinseco al quadrato. Ci vuol dire che possiamo scegliere come portatore di carica maggioritario gli elettroni o le lacune, l'importante che venga rispettata la relazione.

1.2 B1in un semiconduttore drogato I portatori maggioritari sono gli elettroni. In un semiconduttore drogato p, I portatori maggioritari sono le lacune. La mobilit la facilit con cui l'elettrone o la lacuna si muove al'interno del cristallo. La conduttivit l'espressione quantitativa dell'attitudine di un conduttore ad essere percorso da corrente elettrica.

Commento: WARNINGAbbiamo una corrente di saturazione negativa dovuta al movimento delle cariche minoritarie.Applicando un forte campo elettrico le cariche minoritarie acquistano unelevata energia cinetica; urtando gli atomi in banda di valenza si vengono a creare nuove coppie elettrone lacuna. Gli elettroni salteranno poi in banda di conduzione creando una corrente inversa di intensit notevole.Per quanto riguarda la polarizzazione diretta della giunzione possiamo notare come la corrente segue un andamento esponenziale, in particolare possiamo definire una valore di tensione di soglia (0.7V) oltre al quale il guadagno maggiore di e.

Le giunzioni p-n sono utilizzate per la realizzazione di dispositivi quali diodi e mosfet. Questi dispositivi sono a loro volta utilizzati per la realizzazioni di circuirti raddrizzatori, porte logiche e memorie.Analizziamo il funzionamento di un circuito raddrizzatore a semionda creato utilizzando una giunzione p-n.

Il diodo segue il grafico tensione/corrente illustrato sopra. Possiamo quindi dire che il diodo si comportera come un circuito aperto quando la tensione Vs assume valori minori di Vt, mentre quando Vs supera la tensione di soglia Vt allora permette il passaggio di corrente, generando una caduta di tensione sulla resistenza. La tensione Va quindi 0 quando Vs < Vt, mentre Vs-Vt quando Vs > Vt.

Possiamo modificare il circuito inserendo un condensatore in parallelo alla resistenza in modo da stabilizzare la tensione di uscita a un valore stabile.

Scegliendo i valori di resistenza e capacit in modo da ottenere un Tau maggiore del periodo della sinusoide il condensatore non riuscir a scaricarsi poich sar nuovamente sottoposto a una tensione positiva. Otterremo cosi un valore di tensione di uscita stabile. PS: friggi ha detto di fare tutto bene col ponte di graetz. Diodi LED.

MOSFET a

Applichiamo tutte le tensioni nulle.Se applichiamo i potenziali VG 0 V e VD 0 V, la giunzione PN tra gate e drain inversamente polarizzata (la tensione ai suoi capi inferiore a 0,7 V), perci la corrente ID indicata in figura pari alla debolissima corrente di polarizzazione inversa (che pu essere considerata nulla). Aumentiamo il potenziale di gate.Supponiamo ora di aumentare il potenziale del gate. In questo modo creiamo un campo elettrico verticale tra gate e substrato. Tale campo elettrico fa s che le lacune si spostino verso il substrato, mentre gli elettroni minoritari andranno verso il gate. A seguito di tale spostamento di carica si creer, appena al di sotto dellossido, una zona allinterno della quale diminuisce la concentrazione di lacune ed aumenta di quella di elettroni: se il potenziale del gate sufficientemente elevato, si creer cos un canale conduttivo costituito da elettroni e quindi il drain ed il source non sono pi elettricamente isolati. - A questo punto, se applichiamo anche un potenziale positivo VD al drain, otterremo una corrente ID non pi nulla tra il drain ed il source. Osserviamo inoltre che, allaumentare del potenziale di gate, aumenter la concentrazione di elettroni tra il drain ed il source, e quindi facile intuire che tale potenziale pu essere usato come variabile di controllo della corrente ID. - La stessa cosa accadrebbe applicando un potenziale positivo al source e collegando a massa il drain (ma in tal caso la corrente avrebbe verso opposto): osserviamo infatti che, dal punto di vista costruttivo, tali terminali sono indistinguibili. Tuttavia essi vengono indicati con nomi diversi, perch si preferisce chiamare drain il terminale che assume il potenziale pi elevato. Affinch il canale conduttivo si formi effettivamente allinterno dellnMOS non per sufficiente che si applichi una tensione positiva al gate, ma necessario che il valore di VG superi la tensione del source di un valore noto, che dipende anche dal singolo Mosfet, il quale viene indicato con VT (tensione di sogliaValori tipici della tensione di soglia si aggirano tra 0,5 V e 1,5 V. Si noti che tra il canale conduttivo di elettroni accumulati in superficie ed il substrato neutro si ha una zona svuotata. Quindi c completo isolamento elettrico tra i portatori mobili in superficie e quelli maggioritari (lacune) del substrato.

MOSFET b

Come possiamo osservare il mosfet lavora in zona ohmica finche Vds minore di Vgs-Vt; ci vuol dire che il mosfet si comporta come se fosse una resistenza. Quando Vds supera Vgs-Vt allora il mosfet entra in zona di saturazione. In questo stato la corrente Is che scorre nel mosfet stazionaria e cresce molto lentamente.La curva tratteggiata rappresenta il grafico Id/Vgs, che intersecando il grafico Id/Vds individua i punti di soglia tra regione ohmica e saturazione.

MOSFET cTransconduttanzaIl Mosfet viene fatto funzionare in zona di saturazione, esso si comporta come un generatore di corrente comandato in tensione, perch in grado di controllare la corrente ID in funzione di VGS secondo la relazione nota:

Si introduce allora un fattore di qualit del dispositivo, che rappresenta la derivata di ID rispetto a VGS:

La transconduttanza quindi indica di quanto varia ID quando si ha una variazione infinitesima di VGS. Lunit di misura della transconduttanza il Siemens [S].Resistenza drain-sourceQuando la tensione supera anche la tensione Vds + Vth il canale raggiunge il drain: essendo possibile la conduzione il canale si comporta come una resistenza nel senso che il potenziale diventa variabile lungo la sua lunghezza L ma non nella larghezza W che aumenta solo al crescere della tensione applicata al gate, misurate rispettivamente lungo la direzione parallela e perpendicolare rispetto a quella della corrente che percorre il canale

Si consideri Decoder a. Si spieghi sinteticamente la funzione svolta b. Si disegni il circuito e si spieghi il principio di funzionamento c. Si mostri come il decoder utilizzato allinterno dellarchitettura di una RAM staticaa.Un decoder un dispositivo elettronico che permette di selezionare una tra 2^n uscite a fronte di un entrata a n bit. Questo processo molto vantaggioso perch permette di ridurre i pin dingresso da n a log2n.

Grazie ai mosfet a svuotamento ML (questi mosfet conducono anche con gate e source cortocircuitati), il canale che collega Va a Wo sempre presente, dunque luscita Wo sar attiva solo ed esclusivamente quando i mosfet M1 e M2 sono interdetti, quindi quando A1 e A0 sono entrambe a 0.ESERCIZIO D.3 a. Si spieghi cosa si intende per consumo di potenza statico di un circuito digitale. b. Si spieghi cosa si intende per consumo di potenza dinamico di un circuito digitale. c. Si ricavi e si confronti il consumo di potenza dinamico di una porta CMOS NAND con quello di una NOR, entrambe a due ingressi, realizzate con gli stessi MOSFETs e soggette agli stessi segnali di ingresso. d. Si discuta il risultato ottenuto nel punto precedente.

Si parla di condizione statica quando per un certo tempo delta t la tensione di ingresso e di uscita non variano. In generale la corrente diversa a seconda che luscita sia allo stato basso o alto.Dalla legge di Ohm si ha che la potenza assorbita uguale al prodotto tra tensione e corrente, a seconda che si sia nello stato alto o nello stato basso le potenze rispettive sono:Ph=Va*Ih e Pl=Va*Il e in generale Ph diversa da Pl.Al fine di calcolare la potenza statica media consumata necessario conoscere delta Th e delta Tl.Da qui ne esce Una semplificazione si ha quando Th=Tl

In condizioni statiche il consumo di potenza statico nellinvertitore nullo, in quanto questo circuito non assorbe corrente.Consumo di potenza dinamicoIl consumo di potenza si verifica durante le commutazioni di stato e prende il nome di consumo di potenza dinamico.Nei circuiti digitali modellizziamo il carico come una capacit poich per cambiare il potenziale di un nodo del circuito necessario aggiungere o togliere una certa quantit di carica elettrica; questa capacit viene inserita tra il nodo in questione e massa. Per analizzare nel dettaglio la potenza dinamica e le sue propriet, occorre descrivere un ciclo completo di carica-scarica del condensatore all interno del circuito ivertitore.Al tempo t1 l interruttore s2 si chiude e la tensione di uscita sale a Vh: la tensione al condensatore cambiata da Vl a Vh, esso ha ricevuto una quantit di carica positiva pari a Q= Cl(Vh-Vl).Al tempo t2, s2 si apre e la quantit di carica Q lascia le armature del condensatore attraverso la corrente che fluisce verso massa.Possiamo quindi affermare che lalimentatore ha compiuto un lavoro pari a L=QVaDetta quindi f la frequenza media su cui opera la porta, possiamo indicare come potenza dinamica dellinvertitore (lavoro nellunit di tempo) Cl(Vh-Vl)Va fSe Vh=Va e Vl=0: P=ClVa^2 f

Il consumo di potenza dinamico in una porta nor risulta esser uguale a quello di una porta nand poiche il ciclo di carica scarica delle due porte il medesimo.Esercizio 1.2 Si consideri una generica porta CMOS: a. Si definisca il tempo di propagazione della porta nellipotesi che gli ingressi siano comandati da porte analoghe. b. Partendo dal tempo di propagazione si deduca il massimo bit rate a cui pu operare la porta, giustificando i passaggi. c. Si spieghi cosa si intende per consumo di potenza statico. d. Si spieghi lorigine del consumo di potenza dinamico ricavandone lequazione e giustificando dettagliatamente i passaggi. Si definisce tempo di propagazione dellinvertitore la media aritmetica dei tempi di propagazione relativi alle due transizioni. Essi si misurano considerando il 50% della dinamica logica ossia quando le tensioni in ingresso e in uscita valgono (VH-VL)/2.Il tempo di propagazione di n porte dato da n*tp (di una porta).

Conoscendo il tempo di propagazione possiamo determinare la massima frequenza a cui la porta lavora e il suo bit rate. La massima frequenza data dal minimo valore possibile del periodo T.Sapendo che il tempo di transizione pari a 2volte il tempo di propagazione allora il periodo minimo uguale a 8volte il tempo di propagazione, la sua frequenza massima sar pari a 1/8tp.Es: considerando che nel periodo T vengano elaborati 2bit, il suo bit rate sar 1/4tp con tp=40ps.il massimo bit rate sar pari a 6Ghz.

Si consideri una memoria Flash a. Si disegni larchitettura della memoria b. Si disegni il circuito della cella di memoria spiegandone in principio di funzionamento

a.

Le memorie Flash sono memorie non volatili, che si differenziano dalle ROM perch sono riscrivibili.Linformazione viene immagazzinata modificando la tensione di soglia dei Mosfet. Perch ci sia possibile, naturalmente, necessario utilizzare dei particolari Mosfet, che possiedono il cosiddetto floating gate. Il floating gate un elettrodo aggiuntivo che viene inserito nellossido del gate e che non accessibile esternamente. Si tratta perci in sostanza di un metallo inserito allinterno dellossido.

b.

La necessit di avere una memoria che sia programmabile, cancellabile elettricamente e che abbia un solo transistor, ha portato alla realizzazione di un nuovo tipo di memoria chiamato memoria Flash, che quindi possiede un solo transistor come la EPROM ed programmabile e cancellabile elettricamente come la E^2PROM.La cella della flash costituita quindi da un solo transistor ed impiega lo stesso metodo di programmazione della EPROM ovvero liniezione di elettroni dalla regione di drain e permette la cancellazione delleffetto tunnel che avviene verso il source. Per questo nello schema della cella il source non collegato a massa ma ad un potenziale Vs che pu essere cambiato.

Si consideri un Flip-Flop CMOS di tipo S-R.a. Si disegni il circuito.b. Si spieghi la funzione svolta ed il principio di funzionamento del circuito.c. Si mostri il comportamento del circuito al comando S=R=1 e si spieghi sinteticamente la soluzione al problema.

a.

b.Il circuito sopra riportato pu essere adottato per realizzare un dispositivo che rimanga in stato di memoria per opportuni intervalli di tempo e che sia in grado di modificare le proprie uscite acquisendo dati solamente nei restanti istanti, sulla base di un segnale di ingresso detto Clock. Tuttavia il numero di Mosfet che tale circuito richiede molto elevato: per realizzare ogni porta NOR abbiamo bisogno di 4 transistor e per realizzare ogni singola porta AND dobbiamo in sostanza utilizzare una NAND con in serie una NOT, per un totale di 6 Mosfet per ogni AND. Di conseguenza, avremo bisogno di 20 transistor per ogni flip-flop Set-Reset.Uno schema che possibile utilizzare per realizzare un flip-flop Set-Reset il seguente:-Se CK = 0 possiamo sostituire un circuito aperto a ciascuno dei due nMOS che hanno come ingresso ilClock, perch saranno certamente spenti. Di conseguenza, le uscite non sono forzate ad alcun valore e il flip-flop rimane in memoria.-Se CK = 1 abbiamo diversi sottocasi:-Se R = S = 0 allora i due Mosfet aventi come ingresso S ed R sono spenti e possiamo sostituire adessi un c.a., perci anche in questo caso il circuito in stato di memoria.-Se R = 0 e S = 1 allora i Mosfet certamente accesi sono quelli aventi come ingressi S e CK e percipossiamo sostituire ad essi dei c.c. Osserviamo quindi con facilit che abbiamo !Q=0.Siccome lingresso dellinverter a sinistra !Q=0, luscita di tale inverter, che coincide con Q, assumer il valore Q=1.-Se S = 0 e R = 1 abbiamo una situazione del tutto simmetrica alla precedente.-Se S = R = 1 siamo nello stato di indeterminazione.In sintesi il clock alto abilita la scrittura mentre il clock basso comporta la tenuta del bit.

c.Quando S=R=1, le uscite Q e !Q risultano essere uguali e ci a livello logico, errato.Vediamo come risolvere questa problematica: sufficiente prelevare le uscite !Q e Q e riportarle ad un ingresso aggiuntivo delle porte NAND con una piccola modifica circuitale. In questo modo non pi possibile che abbiano lo stesso valore logico.

Si considerino le memorie a semiconduttore:a. si illustri una possibile classificazione;b. si disegni e si spieghi larchitettura di una RAM statica;c. si disegni lo schema di una cella di RAM statica, spiegando sinteticamente come avviene loperazione di scrittura;

a.

A questo punto possiamo dare la seguente descrizione delle categorie introdotte:Memorie ROMLe memorie ROM (Read Only Memory) sono memorie non volatili e di sola lettura (cio nelle quali lascrittura avviene una sola volta, tipicamente in fase di fabbricazione).Memorie FlashLe memorie Flash sono memorie non volatili, che si differenziano dalle ROM perch sono riscrivibili.Memorie RAMLe memorie RAM (Random Access Memory) sono delle memorie riscrivibili, molto veloci e per questovengono molto spesso utilizzate come memoria centrale di un calcolatore. Nello schema sono statiindicati due diversi tipi di memorie RAM:Memorie SRAM (Static Random Access Memory).Memorie DRAM (Dynamic Random Access Memory).Osserviamo che tutte le memorie fino ad ora citate sono memorie ad accesso casuale, nelle quali quindi iltempo di accesso uguale per tutti i bit. Un tipico esempio di memoria che non ad accesso casuale lhard disk (cos come tutte le altre memorie sequenziali).

b.

La SRAM, acronimo di Static Random Access Memory, un tipo di RAM volatile che non necessita di refresh. I banchi di memorie SRAM consentono di mantenere le informazioni per un tempo teoricamente infinito, hanno bassi tempi di lettura e bassi consumi, specialmente in condizioni statiche. La necessit di usare molti componenti per cella le rende per pi costose delle DRAM.Per scrivere o leggere una cella necessario selezionarla attraverso lacombinazione di una RIGA e una COLONNA.Per selezionare la riga si impiega un decodificatore detto appunto DECODER DI RIGA che ricevein ingresso la parola a N bit in grado di identificare una delle 2N WORD LINES possibili.Per selezionare la colonna si impiega un decodificatore di colonna anchesso con parola di ingressoad N bit, supponendo la matrice di memoria quadrata. Il numero totale di celle quindi 2N 2N.

c.Le celle di una SRAM sono costituite da un circuito retroazionato formato da due invertitori logici le cui uscite sono collegate alle due estremit alle linee dei dati tramite due transistor detti porte di trasmissione. Le singole coppie di porte di trasmissione vengono abilitate a seconda della cella su cui deve essere effettuata la lettura o scrittura.

La fase di scrittura viene abilitata attraverso un segnale basso allingresso WRITE che abilita ibuffer tri-state permettendo al dato presente su DATA IN di raggiungere le line Q e Q e quindi lebit lines della colonna selezionata.Il dato in ingresso raggiunger solo la cella identificata dalla coppia di indirizzi di riga e colonna.Ad esempio, se vogliamo scrivere il bit 1 nella cella Ji, ovvero RIGA J COLONNA i,presentiamo il bit 1 allingresso DATA IN, portiamo bassoWRITE, quindi selezioniamo la riga J ela colonna i attraverso i corrispondenti indirizzi di riga e colonna. I relativi MOSFET di selezionedella cella e di selezione della colonna vengono accesi e il dato verr quindi diretto verso il latchdella cella J i.

a. Descrivi le caratteristiche di un invertitore reale e in cosa differisce da un invertitore idealeb. Analizza la caratteristica ingresso-uscita di un invertitore reale

a.

b.Guardando la caratteristica ingresso uscita di un invertitore reale, possiamo identificare tre regioniin cui suddividerla in base alla pendenza.Le due regioni a bassa pendenza in prossimit dei livelli logici basso ed alto e la regione ditransizione tra i due livelli, caratterizzata da una elevata pendenza.La derivata della caratteristica viene anche chiamata guadagno ingresso uscita delcircuito su piccoli segnali. Infatti se consideriamo il circuito operante in un preciso punto dellacaratteristica, la derivata in quel punto ci d informazioni su quanto una piccola variazione dVINdella tensioni dingresso, variazione che chiameremo per ora segnale, si ripercuote come variazionedVOUT in uscita.Se la derivata , in modulo, maggiore di 1, la variazione della tensione duscita risulter maggiorerispetto a quella in ingresso e parleremo di guadagno effettivo, cio in modulo > 1, sul segnale.Se viceversa la derivata , in modulo, < 1 si verificher una attenuazione del segnale passandodallingresso alluscita del circuito.Risulta quindi immediato suddividere la caratteristica ingresso uscita prendendo come punti disuddivisioni quelli in cui il guadagno vale 1, ovvero quei due punti in cui la retta tangente allacurva parallela alla bisettrice del 2 e 4 quadrante.Ora, affinch non si verifichi una amplificazione dei disturbi eventualmente presenti allingressodellinvertitore, necessario che la porta operi sempre con VIN interno alle due regioni con modulodel guadagno minore di 1.La regione di transizione in cui il modulo del guadagno >1 viene proibita in quanto operareallinterno di questa regione potrebbe portare ad errori nellelaborazione dei bit, a causadellamplificazione di eventuali disturbi.

a.Descrivere larchitettura e lo schema logico della memoria ROM b.Disegnare il circuito della memoria ROM e parlarne sinteticamente dicendo cose a caso abbastanza sensate.c.A cosa servono i rom? Dammi un motivo per cui dovrebbero risiedere in italia?

a.

Le memorie ROM si chiamano cos perch i bit in esse contenuti sono inseriti in fase di fabbricazionedella memoria stessa e non possono pi essere cancellati o essere riscritti nuovi dati, ma possonoessere solamente letti.Memorie di questo tipo svolgono quindi la funzione di rendere disponibili informazioni destinate arimanere immutate nel tempo.Quante parole di M bit pu contenere la memoria?Al massimo, pu contenere un numero di parole pari al numero di indirizzipossibili che 2N. Il numero complessivo di bit contenuti nella memoria quindi 2N M.La ROM costituita semplicemente da due circuiti: un decoder e un encoder.

In sostanza le memorie ROM sono dei dispositivi che, ricevuta una parola in ingresso (che rappresentalindirizzo della locazione da leggere) restituiscono in uscita una parola (di lunghezza diversa, in genere)che rappresenta il contenuto di quella locazione:

Per ottenere questa realizzazione abbiamo utilizzato un pMOS in cima ad ogni colonna; tale pMOS ha ilgate collegato a massa. Inseriamo poi un nMOS ogni volta che vogliamo ottenere un bit a 0,, e invece nonutilizziamo alcun Mosfet se vogliamo che il bit corrispondente rimanga ad 1,,.Il pMOS posto su ogni BL meno conduttivo degli nMOS utilizzati per definire i bit memorizzati.Il Demultiplexer

Il demultiplexer un circuito che, ricevendo al suo ingresso i dati del sistema, li indirizza su una e una sola delle sue 2N uscite connesse ai sistemi riceventi. Esso pu essere rappresentato schematicamentecome un interruttore con un numero di posizioni pari al numero delle sue linee duscita. Laselezione della particolare uscita viene effettuata attraverso la decodifica della parola di selezione aN bit, A0, A1, A2 AN 1 che identifica una tra le 2N linee.

Circuito Corrispondente

Per ciascuna parola A0 A1 il decoder tiene a livello logico alto solo la linea selezionata mentre tuttele altre sono tenute a livello basso.Aggiungendo un altro ingresso a tale porta NOR possibile trasmettere il relativo bit notando che una NORcon un ingresso basso si comporta come un invertitore rispetto allaltro ingresso. Quindi affinch ildato dingresso X appaia in uscita occorre aggiungere un invertitore sulla linea dingresso.Analogamente possiamo aggiungere un ingresso a tutte le porte NOR ed applicare Xcontemporaneamente a tutte le NOR. Solamente luscita selezionata per trasmetter la variabile X perch tutte le altre linee rimangono vincolate a livello 0 indipendentemente da X.

Multiplexer

Il MULTIPLEXER svolge la funzione di collegare uno ed uno solo degli ingressi X alluscita Y. Laselezione del particolare ingresso viene effettuata attraverso la decodifica della parola di selezione aN bit, che identifica quindi uno tra i 2N ingressi.

Come in precedenza visto la linea selezionata del decoder pu trasmettere il bit inserito in uningresso aggiuntivo della NOR.Quindi possiamo introdurre un ingresso per ogni NOR.A questo punto dato che il MULTIPLEXER deve avere ununica uscita possiamo collegare tutte leuscite del decodificatore ad ununica porta NOR a 4 ingressi. semplice verificare che lingressotrasmesso in uscita sar solo quello corrispondente alla linea selezionata. Infatti tutte le altre lineerimarranno fisse a livello 0.

TRI-STATE

In alcuni casi pu capitare che pi porte logiche siano connesse in modo da creare conflitti. Pensiamo adesempio a quanto accade se pi porte logiche sono collegate ad un bus (linea dati) e in uno stesso istantecercano di forzare a valori diversi la tensione del bus. In questo caso si possonoavere fondamentalmente tre diverse situazioni:a) Una delle due porte si danneggia irreparabilmente;b) La tensione della porta assume un valore intermedio casuale;c) Si realizza un collegamento a massa che genera una corrente molto elevata e diconseguenza una grande dissipazione di energia.Per evitare questo tipo di inconvenienti si utilizza linverter tri-state, il quale puavere, oltre allo stato logico alto e basso, uno stato logico ad alta impedenza: cisignifica che la porta si comporta come un c.a. e quindi non forza n a 0,, e n a 1,, lo stato logico dellalinea dati.

Lo schema elettrico dellinverter tri-state il seguente:

Dove E lingresso di enable (attivazione): se esso vale 1,, la porta nello stato ad alta impedenza,altrimenti non lo .Se abbiamo E = 0,, linverter nMOS pi in basso certamente spento e, analogamente, il pMOS pi in alto spento. Di conseguenza possiamo sostituire ad essi dei c.a. e osserviamo facilmente che siamo nello statoad alta impedenza. Se invece E = 1,, entrambi i transistor sopra citati sono accesi e possiamo sostituiread essi dei c.c., ottenendo come circuito equivalente un normale inverter.