¿Cuántos transistores hay en una puerta lógica?

¿Cuántos transistores hay en una puerta lógica?

Si alguien me pregunta, le digo:

  • Una puerta NOT es 1 transistor.
  • Una puerta NAND es 1 transistor por entrada.
  • Una puerta NOR es 1 transistor por entrada.
  • Una puerta AND es básicamente una puerta NAND + una puerta NOT, por lo que se necesita 1 transistor más que una puerta NAND.
  • Lo mismo para OR vs NOR.
  • Una puerta XOR se construye a partir de muchas otras puertas, normalmente alrededor de ~4.

Suena bastante razonable, ¿verdad? La cuestión es que me acabo de dar cuenta... No tengo ni idea de por qué creo que estos son los números correctos. No recuerdo haber leído eso en ningún lado ni nada. Estoy empezando a pensar que tal vez me lo inventé. Claro, suena convincente; ¡pero eso no lo hace correcto !

Entonces, ¿cuál es el número real de transistores por puerta? Me imagino que es diferente según la familia lógica que estemos discutiendo. (Mi cerebro me dice que los números anteriores son para TTL, y CMOS es exactamente el doble de eso, pero nuevamente, no sé si hay una pizca de verdad en eso). Si hace la diferencia, yo Estoy más interesado en TTL y CMOS.

Su inicio ya está mal, una puerta NOT tiene dos "transistores".
Había 5 tipos de TTL y ahora más de 30 tipos de CMOS. Esta pregunta puede haber sido relevante hace 50 años con RTL.
Puede hacer una puerta NOT con 1 transistor, pero hay muy buenas razones para no hacerlo. Puede hacer una N [entrada NAND o NOR con un transistor (y N diodos), de la misma manera. (Puedes hacer puertas sin transistores, si puedes jugar con tubos de vacío...) Ignorando lo último, observa RTL y DTL (Lógica de resistencia y diodo-transistor) que precedieron a TTL.
El inversor CMOS tiene dos. CMOS dos entradas NAND tiene cuatro. El resto se puede encontrar muy fácilmente con su motor de búsqueda favorito.
Depende de la parte específica; algunas puertas tendrán transistores adicionales (dos inversores en cascada, por ejemplo, con transistores de área grande en la última etapa) en la salida para amortiguarla.
Sí, un chip/parte como 74HC04 usa búfer, pero también hay chips sin búfer como 74HCU04. OP estaba hablando solo de las puertas en sí, no de chips específicos que implementan una función lógica, ya que eso diferirá. Los chips ciertamente también contendrán otros elementos, como diodos de protección, abrazaderas ESD, etc.
Yo, al menos, contaría los amortiguadores como parte de la puerta, ya que no veo ningún uso particular en tratarlos por separado. En cualquier caso, la cantidad de transistores por puerta es muy variable incluso sin considerar los búferes, ya que las personas intentan ajustar los parámetros.
Veo tu razonamiento. Contaría el búfer como la etapa de salida para el pin de salida. Hay pocas razones para colocar buffers allí si la señal es interna en el mismo dado y solo va a una entrada de otra puerta lógica. Sin embargo, a veces se necesitan búferes en las señales internas, por lo que, de hecho, variará.
Solo para aumentar la confusión, vea un RTL NOR . Eso usa solo un transistor. Podría "preferir" también un riel de voltaje negativo en lugar de simplemente tierra. Pero se puede lograr sin suministros duales, como se muestra allí.

Respuestas (3)

Si está haciendo puertas con transistores discretos, diodos y resistencias, puede hacer un inversor con un transistor, una NAND con dos transistores o con diodos.

Si es en un circuito integrado, donde una resistencia es más compleja de fabricar que un transistor, se utilizan más transistores ya sea para polarización (por ejemplo, ni NMOS antiguos), o ahora como parte de circuitos más complejos con lógica complementaria como CMOS. Un inversor CMOS básico utiliza 2 transistores. Las entradas se pueden agregar usando transistores con varios contactos de puerta.

Funciona cuando esa puerta es una entre muchas otras, impulsando algunas puertas similares. Para compuertas fan-out grandes, o cuando estas compuertas se venden como componentes, como un 7400 o un HC4000, hay transistores adicionales, con diferentes geometrías para acondicionar la entrada, multiplicar la clasificación de corriente de salida.

Vea la primera respuesta a esta pregunta . Muestra un circuito inversor TTL con una salida de tótem; hay cuatro transistores. Una puerta TTL NAND también tendría cuatro transistores, pero el lado de entrada tendría un transistor de doble emisor.

Un inversor CMOS sin búfer tiene solo dos transistores, sí, pero un inversor con búfer tendrá más (cuatro o seis, no recuerdo cuál, o tal vez varíe).

Depende de la familia lógica, también depende de lo que cuente exactamente como un transistor.

Para un CMOS NAND/NOR/NOT básico sin búfer, tiene dos transistores por entrada.

Para un NMOS o PMOS NAND/NOR/NOT sin búfer, tiene un transistor por entrada, pero también tiene un pullup o pulldown, este pullup o pulldown puede ser una resistencia, pero es más comúnmente un transistor débil.

Muchas compuertas discretas prácticas se amortiguarán, es decir, se agregarán etapas inversoras adicionales para mejorar la fuerza de la unidad de salida y evitar la fuerza de la unidad dependiendo de qué combinación de entradas estén activas.

TTL es más complejo, una puerta TTL NAND básica tiene dos transistores, más algunas resistencias, pero uno de esos transistores es especial con dos emisores, además, muchas puertas TTL tienen una salida de "tótem" que agrega uno o dos transistores adicionales. En TTL, NOR es sustancialmente más complicado que NAND, por lo que a menudo se evita.

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