לפני החידה הראשית, נעשה חידת חימום (לחדשים או המתפתחים בתחום):

נתונה פונקציה לוגית: [TEX]A \cdot B \cdot C \cdot D[/TEX]

ארבעת הכניסות, A,B,C, ו-D נכנסות לתוך קופסה שחורה. במוצא הקופסה יש לקבל את הפונקציה הנ"ל.
מגבלות:

• מותר (אך לא חובה) להשתמש בשערי CMOS הבאים:
  XOR, XNOR, OR, NOR, AND, NAND, NOT
  וכמו כן מותר להשתמש בטרנזיסטורי MOSFET בדידים (מסוג עידוד \ enhancement).
  אסור להשתמש בקבלים, נגדים (pull-up/down), סלילים, או טרנזיסטורים אחרים (כמו BJT), מלבד בשערים הבסיסיים המוצעים למעלה ובטרנז' MOS מסוג עידוד.
• הקופסה השחורה, עם כל השערים ו\או הטרנז' שבה, חייבת להכיל מקסימום 10 טרנזיסטורי MOSFET.
  לדוגמא, שער NOT כולל 2 טרנז' MOS (אחד PMOS ואחד NMOS), אז אסור להשתמש ביותר מ-5 שערי NOT כאשר רק הם נמצאים בקופסה השחורה.

החידה הראשית:

נתונה הפונקציה: [TEX]A \cdot B[/TEX]
יש לממש אותה בעזרת שערי CMOS NOT בלבד.
אסור להשתמש בטרנזיסטורים בדידים מכל סוג, ואסור להשתמש בשום רכיב אחר מלבד שערי CMOS NOT הבסיסיים והמוכרים לכולנו:
שער NOT אחד מורכב מ- NMOS אחד ו-PMOS אחד. שני טרנז' ה-MOS שבשער ה-NOT מסוג עידוד.

נא להשתמש בתגית SPOILER לתשובות (כדי להסתיר את התשובה מאלו שרוצים לפתור את החידה). כל תשובה בתגית SPOILER נפרדת. לחצו כאן לדוגמת שימוש.
וזו התוצאה של השימוש בתגית SPOILER:

זהירות - ספויילר!

התשובה מוחבאת כאן

תודה ושיהיה

אף אחד?

ציטוט:

במקור נכתב על ידי Algorithm אף אחד?

למה הכוונה? התייחסת לשתי החידות?

תכתבו אם תרצו רמזים..

לא הייתי קורא לחידה (השניה לפחות) "לוגיקה", כי השימוש שעושים בשערים כדי להגיע לפונקציה הוא לא השימוש הקונבנציונלי. כלומר, אתה לא יכול להגיע לפונקציה באלגברה בוליאנית, ולכן זו לא "לוגיקה" לטעמי.

..

לאיזה תחום שייכת החידה? לא מצאתי משהו אחר מלבד לוגיקה..

מממ נסה "שימוש מתחכם במבנה פנימי של שערים לוגיים כדי להגיע לתוצאות שלא אליהן התכוון המשורר..."? לא קצר, אבל בהחלט מדוייק

..

ואם אגיד שהשימוש המתחכם הזה עושה שימוש בפונקציה בוליאנית שאינה קונבנציונאלית? p:
שזה כל הרעיון בחידה - "לפתוח" את הראש... ללכת בכיוון חדש

אז זה כנראה לא הפתרון שחשבתי עליו

..

דווקא נראה לי שכן... כנראה אני פשוט שוב מתחכם :s
למה שלא תנסה לפרסם אותו?

כי צריך לשבת ולשרטט :\

..

אוי נו, עצלנות

עצלנות זה לא עניין של מה בכך!
אצלי לפחות זו התמקצעות של שנים!

התמקצעות שכדאי לשכוח

אני חייב להודות שאני לא ממש יודע מה זה CMOS וכל הדברים האלה שדיברתם עליהם (mofset???), אבל מהקצת שאני כן מבין זה הנסיון שלי, מקווה שלא שיקרתי יותר מדי....

זהירות - ספויילר!

CMOS זו טכנולוגיה שמשתמשת בטרנזיסטורי MOSFET לבניית מעגלים דיגיטליים. יתרונותיה הבולטים זה חיסכון בהספק ושינוי מצב מהיר (יותר מטרנז' BJT). תראה על MOSFET לסימני הטרנז' השונים.


אחלה כיוון מחשבה - זה בדיוק לאן שרציתי להוביל אותכם. אבל שני דברים:
1. בשערי ה-NOT צריך להחליף בין טרנז' ה-P לטרנז' ה-N, אחרת המוצא יהיה תמיד בעכבה גבוהה ללא תלות בכניסה.
2. אחרי החלפת מיקום ה-NMOS ו-הPMOS, ניסיתי להציב ב-A ו-B ערכים שונים אבל לא הגעתי לתוצאה, אלא אם טעיתי איפשהו (אם אפשר בבקשה שתראה את טבלת האמת שעשית?)

שים לב - אסור שאף קו יהיה במצב לא מוגדר! כל קו חייב להיות עם ערך לוגי של '0' או '1'.

בס"ד

אם אני קורא את זה נכון, צריך להחליף (בשרטוט) את A ו-B בשלילות שלהם.

הרמזים:

לחידת החימום:

זהירות - ספויילר!

הסתכלו והבינו כיצד בנוי שער CMOS NAND

לחידה הראשית:

זהירות - ספויילר!

לשער CMOS NOT יש שלושה מבואות ומוצא אחד:
מבוא '1' לוגי, מבוא '0' לוגי, מבוא קלט, ומוצא פלט שאמור להיות הפוך מהקלט.
שימו לב - כתבתי אמור להיות, כי לפי "המסורת" שער NOT נועד רק להפך את ערך המבוא, אך ניתן לגרום למוצא להיות בעל "ערך" נוסף.
אם הבנתם, אז עוד טיפ:

זהירות - ספויילר!

שרטטו טבלאות אמת כשאתם שמים במבואות שער ה-NOT ערכים שונים (בכל שלושת המבואות), כך תוכלו לראות כיצד זה משפיע על המוצא, ואיזה קומבינה אפשר לעשות מזה

חידה תיאורטית בלבד, שטובה רק כעירור מחשבתי. בפועל יש כמה בעיות:
1. לשער NOT אין שלושה מבואות, אלא רק אחד. השניים הנוספים הם למתח הפעולה.
2. אין אפשרות לממש את המעגל בפועל עם רכיב שמכיל כמה שערי NOT שכן ברכיב כזה מתח ההזנה משותף לכל השערים.
3. גם מימוש עם רכיבים של שער אחד (יש כאלו באריזת SOT23) לא יצלח שכן רכיבים אמיתיים (שלא כמו השרטוט העקרוני של שער NOT שהובא כאן) מכילים גם דיודות הגנה בין הכניסה למתח ובין הכניסה לאדמה, שישבשו את הפעולה של המעגל אם הוא יופעל באופן שאתה מציע.

כך נראה שער NOT אמיתי:

Elim

ציטוט:

חידה תיאורטית בלבד, שטובה רק כעירור מחשבתי

אכן להשתמש בזה במציאות יהיה ממש מיותר

----

1. כתבתי מבואות ולא מתח פעולה כדי לעזור לכוון לפתרון. אבל באמת הייתי צריך לציין שזה נחשב אספקת מתח.
2. אכן, למשתמש צריכה להיות שליטה מלאה על אספקת המתח, המבוא, וחיבור המוצא (המקום שאליו המוצא יתחבר) של כל אחד משערי ה-NOT.
3. בכוונה השתמשתי בשירטוט עקרוני, כי חשבתי שלא חובה (?) להשתמש בדיודות הגנה עבור שערי ה-NOT במקרה שלנו לפחות, כי אנחנו יודעים מה נכנסים במבוא.
יש debate דומה מאוד בתחום התוכנה ששואל האם כל פונקציה צריכה לבדוק את הפרמטרים שלה. שאגב גם מזכיר לי משהו שהתעניינתי לגביו מזמן:
האם, באופן כללי, בשערים שנבנים בגדלים קטנים מאוד (עבור מעבדים וכד') - עדיין שמים להם דיודות הגנה? הכוונה לשערים פנימיים, ושאין להם קשר לרגליים של הרכיב\תוצר סופי.


אסכם שהפיתרון לחידה לא מעשי בכלל, שלא כדאי בכלל לממש במציאות, ובמקרים מסוימים אי אפשר (לדוגמא כמו שכתב אלי בסעיף 2, אלא אם משתמשים בכמה רכיבים כאלה נפרדים). אבל זה אמור לעבוד אם שער ה-NOT עקרוני

הלוגיקה הפנימית לא מכילה דיודות למיטב ידיעתי. רק חיבורי כניסה חיצוניים.
אם התרגיל הוא למימוש פנימי - עדיף לעבוד ברמת טרנזיסטורים ולא שערים כדי למזער את כמות הטרנזיסטורים לכל פונקציה.
שים לב שבאופן החיבור שאתה מכוון אליו יש הרבה מצבים שהיציאה תהיה FLOAT.

Elim

ציטוט:

במקור נכתב על ידי Elim הלוגיקה הפנימית לא מכילה דיודות למיטב ידיעתי. רק חיבורי כניסה חיצוניים. אם התרגיל הוא למימוש פנימי - עדיף לעבוד ברמת טרנזיסטורים ולא שערים כדי למזער את כמות הטרנזיסטורים לכל פונקציה. שים לב שבאופן החיבור שאתה מכוון אליו יש הרבה מצבים שהיציאה תהיה FLOAT.

נכון שאפשר לממש עם טרנז', אבל זה כל רעיון החידה - להשתמש אך ורק בשער NOT עקרוני כדי לעורר מחשבה יצירתית.
זה הרעיון, וגם תוכן הספויילר

לא רוצה למשוך את החידה יותר מידי זמן, היא גם לא אמורה להיות קשה כ"כ, אלא אם לא ניסו לפתור אותה בגלל חוסר זמן וכד'.

יש כאן מישהו שעובד עליה שמתנגד שאפרסם? אולי אפשר לתת תמריץ של צל"ש לחודש לפותר הראשון אם זיו יסכים

אני אסכים למה שתגיד.. גם ככה צריך לרענן את נושאי הצל"שים.

..

ציטוט:

במקור נכתב על ידי זיו אני אסכים למה שתגיד..

פתחת צוהר להרבה אפשרויות p:

מעולה אז הפותר יקבל צל"ש לחודש.
יש לפתור את החידה עד 14.2, יום ראשון הבא.

התשובה לחידת החימום:
שער AND לארבעה מבואות מורכב בצורה דומה כמו שער AND לשתי מבואות. ההבדל היחידי הוא בכמות הטרנז'. ע"י התבוננות במבנה עקרוני של שער AND או NAND ל-2 מבואות, היה ניתן לפתור אותה.
סה"כ היה צריך להשתמש בטרנז' PMOS ו-NMOS לבניית השער. שאר השערים שציינתי נועדו כדי לבלבל.
הסכמה של שער AND לארבעה מבואות (מורכב משער NAND שבמוצאו שער NOT):


התשובה לחידה הראשית:
הסכמה של התשובה כוללת שערי NOT שמבניהם עקרוני. כלומר שער NOT הבא:

שווה לחיבורים הבאים:


וכך זה יהיה גם בסכמת הפתרון - אם לשער ה-NOT יהיו חיבורים מלמעלה\מטה - הכוונה היא לקווי אספקת המתח, ולא לקו איפשור (EN).

סכמת הפתרון:



הסבר של סכמת הפתרון (מצב המוצא של חלקי המעגלים בתלות ב- A ו-B):



יש לשים לב שבמצב כזה, שתי השערים העליונים צריכים להיות מהירים יותר פי 2 מהשערים התחתונים (כדי למנוע מצב שבו הקו בעכבה גבוהה - מצב לא מוגדר).
ככל שייתווספו כניסות - כך השערים העליונים יצטרכו להיות מהירים יותר בתלות בכמות הכניסות, מה שיגרום גם לביזבוז הספק גבוה יותר במקרים מסוימים...