¿Cuál es el uso de redes desplegables en puertas CMOS?

No, no tendría voltaje de tierra, tendría un voltaje flotante o indefinido. Esto podría causar estragos en la entrada a la siguiente etapa si se trata de una entrada CMOS. Su impedancia de entrada es tan alta que su capacitancia de entrada podría mantenerla alta cuando apaga su disposición. También sería susceptible a la desviación del ruido eléctrico y al cambio aleatorio.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. (a) Muestra una puerta conduciendo a otra.

La Figura 1a muestra tu puerta conduciendo una segunda. La Figura 1b muestra una representación de su puerta reemplazada con interruptores simples y conduciendo la siguiente puerta.

Todas las puertas CMOS tienen alguna capacitancia de entrada. Está en su naturaleza debido a su construcción. Un capacitor tiende a mantener el voltaje a través de él, a menos que haya algún camino de descarga para él. La impedancia de entrada de las puertas CMOS es tan alta (G) que la descarga es muy lenta. La figura 1c representa su esquema propuesto con solo el conmutador de canal P. Cuando SW5 está cerrado, la entrada a la siguiente etapa es elevada y eso funcionará bien. El problema ocurre cuando se abre SW5: C1 está cargado y sin una ruta de descarga, la entrada a la segunda compuerta (M11 y M12) permanecerá alta.

Esto podría resolverse con la adición de R1 como se muestra en la Figura 1d, pero ahora note que cuando SW6 está cerrado, R1 pasa corriente todo el tiempo. Esto desperdiciará energía y CMOS es famoso por su consumo de energía extremadamente bajo cuando no se cambia. (El consumo de energía aumenta con la frecuencia, ya que todos los condensadores de entrada deben cargarse y descargarse).

Para la lógica rápida, es necesario cargar y descargar las entradas de la siguiente etapa lo más rápido posible. La disposición de los canales P y N de las puertas estándar lo logra muy bien.

Intentaré hacerlo lo más simple posible

El MOSTFET desplegable actúa como un interruptor que conecta la línea de salida a tierra, lo cual es el voltaje cero en su circuito.

Cuando retira el MOSFET desplegable del circuito y asumiendo que el MOSFET superior es un circuito abierto, la línea de salida ahora está flotando (Ninguno conectado a tierra Ni a Vdd) para la mayoría de las personas esto puede estar bien ya que el voltaje de salida es cero pero en realidad no hay voltaje en absoluto, como un trozo de cable conectado a nada, pero en el caso en que el MOSFET desplegable está presente, la salida es el voltaje de referencia cero.

Otra habilidad importante cuando agrega el nmosfet es que el circuito puede sumir la corriente. Esto puede suceder de la siguiente manera cuando la salida es alta La corriente pasa del MOSFET superior a la carga, por lo que el circuito suministra la corriente

Pero cuando la salida es BAJA, la corriente entra en el circuito a través del MOSFET inferior a tierra

Ahora, la corriente fluye en ambas direcciones desde Vdd a la carga cuando la Salida es ALTA y desde la carga a tierra cuando la salida es BAJA

Esta importante característica no será posible sin el n-MOSFET

Si coloca un LED (con resistencia) en la salida, debe brillar o no dependiendo de la entrada (y de donde esté conectado el LED).

Si conecta el LED entre la salida y la conexión a tierra, debería brillar, cuando la salida es alta (y la entrada es baja) y, de lo contrario, estará oscuro. Funciona bien, con el diseño actual y su modificación. (Cuando el transistor superior está abierto, la corriente pasa de VCC a través del transistor superior, luego el LED a tierra, el LED brilla. Si el transistor superior está cerrado, no hay conexión a VCC, el LED no brilla).

Si coloca el LED entre la salida y Vcc, debería brillar cuando la salida es baja (y la entrada es alta), y de lo contrario, debería estar oscuro.

Si la entrada es BAJA, el transistor superior está abierto, la salida ALTA, el LED está entre VCC y ALTO, por lo que no puede pasar corriente, el LED está oscuro, está bien.

No para la entrada ALTA (y por lo tanto, salida BAJA): el LED debe brillar.

El esquema actual lo garantiza, ya que en la entrada ALTA el transistor bajo está abierto, por lo que la corriente pasa del VCC a través del LED y del transistor bajo a tierra: el LED brilla.

En su modificación, la entrada ALTA cierra el transistor superior, pero como no hay ningún transistor inferior. Por lo tanto, la corriente pasa del VCC a través del LED y no hay camino a tierra, por lo que no puede pasar la corriente y el LED también está oscuro: falla.

  

¿Qué pasa si no pusimos un NMOS allí? ...
  .. cuando proporcionamos el   red con alto voltaje de entrada también, ya que Mosfet de canal p   Actúa como un circuito abierto, lo que impide que Vdd alcance la salida.   cable.

Abrir p-MOS hará que el terminal de salida flote. No le dará a 0 la salida requerida.

Ahora, lo que puede hacer para que funcione como un inversor es conectar una resistencia de salida a tierra.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

En este circuito, el flujo de corriente de Vdd a tierra cuando p-MOS está activado. Este problema de disipación de potencia estática se puede resolver utilizando un n-MOS en lugar de una resistencia.

El uso de n-MOS garantiza que solo un MOSFET esté ENCENDIDO a la vez (excepto en la transición) y, por lo tanto, no haya disipación de potencia estática.