地特四等申論題 110年 [電力工程] 電子學概要

第一題

📖 題組：
五、請回答下列問題:

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

請畫出三輸入 NAND 閘的CMOS電路。(10分)

設計 CMOS 邏輯閘時，需掌握對偶性原則：NAND 閘在邏輯上是只要有一個輸入為 0，輸出即為 1，因此上拉網路（PUN）必須是 PMOS 的並聯；反之，必須所有輸入皆為 1 時輸出才為 0，因此下拉網路（PDN）必須是 NMOS 的串聯。

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【解題關鍵】CMOS 邏輯閘設計法則：NAND 閘的 Pull-Up Network (PUN) 由 PMOS 並聯組成，Pull-Down Network (PDN) 由 NMOS 串聯組成。【解答】一、電路結構說明

請畫出圖五中 PDN 相對應的PUN電路,然後畫出完整的CMOS 邏輯電路。又此電路所實現的布林函數為何?(10分)

本題考查靜態 CMOS 邏輯閘的設計原理。解題核心為利用 PUN（上拉網路）與 PDN（下拉網路）之間的「互補對偶性」（串聯變並聯、並聯變串聯），由已知的 PDN 結構推導出 PUN 結構，並藉由 PDN 導通條件直接推導出輸出的反相布林邏輯函數。

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【解題思路】利用 CMOS 電路中 PUN 與 PDN 的互補對偶性（串聯、並聯互換）推導電路結構，並透過 PDN 導通條件寫出反相布林函數。【詳解】一、布林函數推導