Home » Curso » CMOS o que é – Eletrônica Digital Tecnologia C-MOS

CMOS o que é – Eletrônica Digital Tecnologia C-MOS

CMOS ou C-MOS é a sigla de complementary metal-oxide-semiconductor, ela é uma tecnologia para a construção de circuitos integrados muito usada em microprocessadores, microcontroladores, Memórias RAM e outros  circuitos Digitais. A tecnologia CMOS também é usado para vários circuitos analógicos como os sensores de imagem, conversores de dados e transceptores para muitos tipos de comunicação. Criado por Frank Wanlassem 1963 , o CMOS também é por vezes referido como c complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor ou COS-MOS. As palavras “complementar-simetria” referem-se ao fato de que o estilo de design digital típico do CMOS utiliza pares complementares e simétricos de transistores de efeito de campo (Field Effect Transistor – FET ) tipo-p ou n,  semicondutor de óxido de metal ( MOSFET ) para as funções lógicas, como vemos na figura abaixo.

 

design CMOS
Design CMOS

 O que é CMOS

 

Existem características relevantes e  importantes nos dispositivos CMOS como a baixa imunidade á estáticos  e baixo consumo de energia . Como um dos transistores do par está sempre desligado, a combinação em série consome energia significativa apenas momentaneamente durante a alternância entre estados ligado e desligado (on/off).  Consequentemente, os dispositivos CMOS não produzem tanto calor como outras formas de lógica, por exemplo a TTL , que normalmente consome corrente mesmo quando em repouso.

A tecnologia CMOS  também permite uma alta densidade de funções lógicas em um único chip. Foi principalmente por esta razão que se tornou a tecnologia  mais usada para ser aplicado em VLSI, ( Very-large-scale integration ), é o processo de criação de circuitos integrados através da combinação de milhares de transistores em um único chip.

 

Família de circuitos integrados CMOS  – 4000 e 74C

A série 4000 é uma família de tecnologia CMOS de circuitos integrados, que implementam uma variedade de lógicas de funções que  ainda estão em uso até hoje. Elas foram introduzidas pela RCA como CD4000 série COS / MOS no ano de 1968, como uma potência menor e um alternativa mais versátil para a série 7400 TTL. Essa série CMOS têm a vantagem de menor consumo e ampla gama de alimentação com tensões de 3 V a 15 V . No entanto a sua velocidade é mais lenta , 1 MHz, em comparação com os 10 MHz do TTL bipolar, isso limita as suas aplicações para projetos de baixa velocidade ou estáticos.

Caracteristicas CMOS

Alimentação (Vdd): quanto à tensão de alimentação, esta família permite para as séries 4000 e 74C operarem na faixa de 3V a 15V, para a versão HC de 2V a 6V e para HCT de 4,5V a 5,5V. Para as séries de baixa voltagem, a faixa é de 1V a 3,6V para LV e 1,2V a 3,3V, tensão típica de vários sistemas atuais.

Nos circuitos integrados CMOS Sempre que existirem entradas não utilizadas ou mesmo portas inteiras não utilizadas, é fundamental que todas as entradas estejam aterradas ou ligadas no +VDC , temos que tomar essa providência devido à
grande impedância de entradas 10¹² Ω , e qualquer corrente parasita ou decorrente de ruídos na entrada  provocam uma considerável elevação de tensão.

A sub-famílias CMOS estão na tabela abaixo.

HC  – High Speed CMOS – CMOS de Alta Velocidade
HCT –  High Speed CMOS with TTL inputs  – CMOS de Alta Velocidade com entradas TTL
AC  – Advanced CMOS – CMOS de Alta Velocidade-versão avançada
ACT  – Advanced CMOS com TTL inputs – CMOS com entradas TTL-versão avançada
BCT – BiCMOS Technology – Tecnologia BiCMOS (Bipolar/CMOS)
ABT – Advanced BiCMOS Technology – Tecnologia BiCMOS Avançada
LVT – Low Voltage Technology – Tecnologia de Baixa Tensão

 

Novas tecnologias CMOS

Novas tecnologias de fabricação em grande parte superou os problemas de velocidade, mantendo a compatibilidade com a maioria dos projetos de circuitos. Apesar de todos os semicondutores podem ser danificados por descargas eletrostáticas , a alta impedância de entradas CMOS as torna mais suscetíveis que os bipolares baseada em transistores , TTL. Eventualmente, as vantagens do CMOS (especialmente as séries posteriores, como 74HC) (  High-speed CMOS  ) superou os chips TTL mais antigos. A série 4000 ainda está amplamente disponível, mas talvez menos importante do que era há duas décadas atrás.

A série 4000 foi ampliada no final dos anos 1970 e 1980 para incluir novas funções, ou eram melhores versões,  maioria desses chips mais recentes foram dadas a série 4500, mas são ainda consideradas pelos engenheiros como parte da série de 4000. Na década de 1990, alguns fabricantes como a Texas Instruments,  incorporou a sua linha a sua mais recente tecnologia, chamada HCMOS  surgindo dispositivos como o 74HCT4060 , tendo as mesmas funcionalidades de um 4060 mas com maior velocidade.

 

Circuito integrado CMOS

Vamos dar como exemplo o 4011, um circuito integrado CMOS da série 4000, que contém quatro portas NAND independentes de duas entradas. A pinagem vemos abaixo. Este chip é diferente na pinagem para o TTL 7400 , mas pode cumprir a sua função se feito as modificações nos pinos.

 

pinagem CMOS 4011

Na pinagem do 4011 podemos ver que o Pino 7 é da alimentação negativa e o pino 14 é a alimentação positiva.
Já os pinos 1 e 2, 5 e 6, 8 e 9, 12 e 13 são entradas de portas e os  pinos 3, 4, 10, 11 são saídas de portas. Para ter uma melhor ideia a imagem abaixo mostra a relação sem levar em conta a posição dos pinos no circuito integrado.

cmos 4011

 

A tabela da verdade é uma tabela matemática que a uma lógica , ela é composto de uma coluna para cada variável (A e B em nosso caso de apenas duas entradas) de entrada, e uma coluna final para todos os possíveis resultados da operação lógica, saída ou output e em nosso caso Q. Cada linha da tabela de verdade contém uma configuração possível das variáveis ​​de entrada , e o resultado da operação de tais valores.

H = HIGH = 1 = Alto = 5 Volts
L = LOW = 0 = Baixo = 0 Volts

A tabela de verdade para uma das quatro portas do 4011 é mostrado abaixo.

 

A B Q
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

 

Vantagens e desvantagens dos circuitos integrados CMOS

Em comparado com outras tecnologias digitais e famílias lógicas o CMOS tem vantagens e desvantagens, veja abaixo as principais.

 

Vantagens

a fabricação é mais simples e com menor custo;
não utiliza resistores;
tem uma alta impedância de entrada;

Desvantagens

fragilidade a eletricidade estática
tempo de atraso;
menor velocidade de operação;

 

Outros membros das famílias lógicas:

RTL – lógica resistor-transistor – Tecnologia obsoleta
DTL – Lógica diodo-transistor – Tecnologia obsoleta
DCTL – Lógica transistor acoplamento direto
TTL – Lógica transistor-transistor
ECL – Lógica emissor-acoplado
MOS – Semicondutor Oxido de Metal:
PMOS – Lógica MOSFETs de canal-p – Tecnologia obsoleta
NMOS – Lógica MOSFETs de canal-n

 

Espero que tenham gostado, tentei ser o mais direto e simples possível. Em caso de algum erro entre em contato, se gostou compartilhe e curta. Obrigado!

Nova Eletrônica - Circuitos e projetos Eletrônicos grátis
Nota Importante: Para perguntas, dúvidas, críticas ou sugestões utilize a página de contato .
[ Clique Aqui! ]