CMOS แบบสแตติกและ CMOS แบบไดนามิกเป็น CMOS สองประเภท CMOS แบบสแตติกเป็นวงจรเชิงผสมที่ประกอบด้วยฟังก์ชันเครือข่ายพูลอัพและพูลดาวน์ ในทางกลับกัน CMOS แบบไดนามิกเป็นวงจรตรรกะดิจิทัลที่ใช้สัญญาณนาฬิกาเพียงสัญญาณเดียวในการดำเนินการโหลดล่วงหน้าและการประเมินผล

CMOS คืออะไร?

CMOS เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการพัฒนาวงจรรวมต่างๆ สามารถใช้ MOSFET ชนิด p และชนิด n เป็นคู่สมมาตรเพื่อจำลองการทำงานต่างๆ ได้ เทคโนโลยี CMOS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบวงจรลอจิกดิจิทัลต่างๆ โดยมี CMOS สองประเภทดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง

CMOS แบบคงที่

วงจร CMOS แบบสแตติกเป็นวงจรเชิงรวมที่มีเครือข่ายดึงขึ้น (PUN) และเครือข่ายดึงลง (PDN) วงจร CMOS แบบสแตติกถูกนำมาใช้เป็นพิเศษในการออกแบบวงจรรวมระดับสูง วงจร CMOS แบบสแตติกใช้พลังงานต่ำและให้ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในระบบ

คุณลักษณะของ CMOS แบบคงที่

คุณลักษณะหลักของ CMOS แบบคงที่ มีดังต่อไปนี้ (ตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง)

• CMOS แบบสแตติกใช้พลังงานในช่วงสวิตช์เท่านั้น นอกนั้นจะไม่ใช้พลังงานเลย เนื่องจากไม่มีการต่อลงกราวด์โดยตรงใน CMOS แบบสแตติก
• ในเทคโนโลยี CMOS แบบคงที่ มีทรานซิสเตอร์อยู่สองประเภทเพื่อลดการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าให้น้อยที่สุด
• เทคโนโลยี CMOS แบบคงที่ที่มีแอมพลิจูดสัญญาณรบกวนสูงที่กำหนดไว้ ช่วยให้สามารถสร้างความหลากหลายได้มากขึ้นตลอดทั้งวงจร
• การออกแบบ CMOS แบบคงที่นั้นมีความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์สูงกว่าและมีการออกแบบที่สมดุล ส่งผลให้ประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอเพิ่มขึ้น

ข้อดีของ CMOS

• วงจร CMOS แบบคงที่ใช้พลังงานเฉพาะในช่วงการเปลี่ยนสถานะเท่านั้น ไม่ใช่ในสถานะคงที่
• วงจร CMOS แบบคงที่นั้นมีระดับสัญญาณรบกวนสูง ทำให้มีความไวต่อสัญญาณรบกวนและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าแหล่งจ่ายน้อยลง
• สภาวะเสถียรของวงจร CMOS แบบคงที่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่สม่ำเสมอ
• วงจรลอจิก CMOS แบบคงที่นั้นออกแบบและทำความเข้าใจได้ง่าย เนื่องจากใช้ระดับลอจิกที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน

ข้อเสียของ CMOS

• วงจร CMOS แบบคงที่อาจใช้พื้นที่ซิลิคอนมากกว่าวงจรแบบไดนามิก เนื่องจากต้องใช้ทรานซิสเตอร์ต่อเกตมากกว่า
• วงจร CMOS แบบคงที่อาจมีอัตความเร็วในการสวิตช์ที่ช้ากว่าวงจร CMOS แบบไดนามิก เนื่องจากต้องใช้ทรานซิสเตอร์ที่ซับซ้อนกว่า

การประยุกต์ใช้ CMOS

• วงจรตรรกะดิจิทัล
• ไมโครโปรเซสเซอร์
• ชิปหน่วยความจำ (เช่น SRAM)
• อุปกรณ์นี้ใช้แบตเตอรี่และใช้พลังงานต่ำ

แผนภาพบล็อกของ CMOS แบบคงที่

ต่อไปนี้เป็นแผนภาพบล็อกของ CMOS แบบคงที่ตามที่กล่าวไว้ด้านล่าง

ไดนามิก CMOS

วงจร CMOS แบบไดนามิกเป็นวงจรดิจิทัล ใช้สัญญาณนาฬิกาเพียงสัญญาณเดียว ช่วยให้ระบบทำการชาร์จล่วงหน้าได้ ตัวเก็บประจุ CMOS แบบไดนามิกสามารถให้ประสิทธิภาพกระแสสูงด้วยการใช้พลังงานต่ำ วงจร CMOS แบบไดนามิกใช้รีเลย์ความต่อเนื่องเพื่อรักษาการทำงานทั้งหมด

คุณลักษณะของ CMOS แบบไดนามิก

คุณลักษณะหลักของ CMOS แบบไดนามิกมีดังต่อไปนี้ ดังที่ได้กล่าวไว้ด้านล่าง

• วงจร CMOS แบบไดนามิกสามารถสลับการทำงานได้เร็วขึ้น วงจรเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อพัฒนาระบบที่มีความเข้มสูงซึ่งต้องการความจุและความเร็วสูงกว่า
• วงจร CMOS แบบไดนามิกใช้พลังงานในระหว่างกระบวนการสวิตช์ วงจรไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาสถานะตรรกะไว้
• วงจร CMOS แบบไดนามิกมีตัวเก็บประจุเพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้า และสถานะตรรกะสามารถกำหนดได้โดยตัวเก็บประจุเท่านั้น
• CMOS ประเภทนี้ต้องการสัญญาณ CLK เพื่อรีเฟรชประจุที่เก็บไว้ในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ
• การเปลี่ยนแปลงที่บันทึกไว้สามารถรั่วไหลได้ เนื่องจากวงจร CMOS แบบไดนามิกมีความไวต่อข้อมูลและปัจจัยอื่นๆ มากกว่า

ข้อดีของ CMOS แบบไดนามิก

• วงจร CMOS แบบไดนามิกสามารถทำความเร็วได้สูงกว่าวงจร CMOS แบบสแตติก เนื่องจากมีจำนวนทรานซิสเตอร์น้อยกว่า
• วงจร CMOS แบบไดนามิกโดยทั่วไปใช้พื้นที่บนชิปซิลิคอนน้อยกว่า ทำให้สามารถออกแบบที่มีความหนาแน่นสูงและกะทัดรัดยิ่งขึ้นได้
• เทคโนโลยี CMOS แบบไดนามิกสามารถประหยัดพลังงานได้มากกว่าในแอปพลิเคชันความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวงจรทำงานที่ความถี่สูง

ข้อเสียของ CMOS แบบไดนามิก

• วงจร CMOS แบบไดนามิกอาจใช้พลังงานมากขึ้นในช่วงเฟสการสวิตช์
• วงจรไดนามิกอาจออกแบบได้ซับซ้อนกว่า
• สิ่งนี้ต้องการการกำหนดเวลาที่แม่นยำและการจัดการการจัดเก็บประจุอย่างระมัดระวัง
• วงจร CMOS แบบไดนามิกมีความไวต่อสัญญาณรบกวนมากกว่า ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายของข้อมูลได้

การประยุกต์ใช้งาน CMOS แบบไดนามิก

• โปรเซสเซอร์ความเร็วสูง
• DRAM (หน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่มไดนามิก)
• วงจรลอจิกความหนาแน่นสูง
• ระบบดิจิทัลขั้นสูงต้องการการประมวลผลที่รวดเร็ว

แผนภาพบล็อกของ CMOS แบบไดนามิก

ต่อไปนี้เป็นแผนภาพบล็อกของ CMOS แบบไดนามิกตามที่กล่าวไว้ด้านล่าง

ความแตกต่างระหว่าง CMOS แบบคงที่และ CMOS แบบไดนามิก

สรุป

CMOS แบบสแตติกเป็นวงจรผสมที่มีทั้งวงจรดึงขึ้น (PUN) และวงจรดึงลง (PDN) CMOS แบบสแตติกใช้เฉพาะในการออกแบบวงจรรวมระดับสูง CMOS แบบสแตติกใช้พลังงานต่ำและให้ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในระบบ CMOS แบบไดนามิกเป็นวงจรดิจิทัล มีสัญญาณนาฬิกาเดียว ช่วยให้ระบบทำการชาร์จล่วงหน้าและประเมินผล ตัวเก็บประจุ CMOS แบบไดนามิกสามารถสร้างประสิทธิภาพกระแสสูงด้วยการใช้พลังงานต่ำ รีเลย์ CMOS แบบไดนามิกให้พลังงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาการทำงานทั้งหมด CMOS แบบสแตติกใช้พลังงานในระหว่างการสวิตช์ ยกเว้นในส่วนนี้แล้ว CMOS แบบสแตติกไม่ใช้พลังงานเลย ไม่มีเส้นทางตรงไปยังกราวด์ใน CMOS แบบสแตติก CMOS แบบไดนามิกสามารถทำการสวิตช์ได้เร็วกว่า