Schaltungstechnik

6.3 Anwendungsschaltungen mit Feldeffekttransistoren 397
Der PMOS-Transistor kann durch einen selbstleitenden NMOS-Transistor
ersetzt werden (Bild 6.3-15). Dadurch entsteht ein NMOS-Inverter, der bei geeigneter
Beschaltung in einem Arbeitspunkt betrieben wird, wo sich Verstärkereigenschaften
einstellen.
Experiment 6.3-7: NMOSINV3_Verst – DC-Analyse mit Simulation Profile
„Bias-Point“.
1
R1
R2
500k
C1 M1
3
+
-
50k 10u NMOS
V1
Bild 6.3-15: Beispiel NMOS-Inverter-Verstärker
0
KP = 5u RDS = 1T IS = 10f
W = 32u CBD = 0
L = 2u CGSO = 0
VTO = -2VCGDO
= 0
2
C2 0
KP = 10u
W = 32u
L = 2u
VTO = 1V
10p
Wie für jeden Verstärker ist zunächst durch DC-Analyse der Arbeitspunkt der
Transistoren M1 und M2 zu bestimmen. Für eine rechnerische Analyse benötigt
man bei zwei Transistoren zwei unabhängige Netzwerkgleichungen, bei denen nur
Ströme und Steuerspannungen der beteiligten Transistoren vorkommen. Im gegebenen
Beispiel sind dies die Netzwerkgleichungen:
UGS M2 = 0V;
IDM2 =
ID M1;
Die erste Gleichung bestimmt den Drainstrom von M2 mit:
A M2 I ---------
DM2 U (6.3-17)
2 GS M2 – UPM2 Bei Gleichheit der Ströme erhält man damit auch den Drainstrom von M1. Ist der
Drainstrom von M1 bekannt, so kann seine Steuerspannung bestimmt werden. Es
ergibt sich UGS,M1 = 2,41V. Die Drain-Source-Spannung UDS,M1 ist für M1 gleich
der Spannung UGS,M1 . Eine Nachbetrachtung ergibt, dass beide Transistoren als
„Stromquelle“ arbeiten, da deren Drain-Source-Spannungen größer sind als deren
UDSP . Das Simulationsergebnis in Bild 6.3-16 bestätigt die rechnerische DC-Analyse.
2
=
= 016mA ;
Tabelle 6.3 - 5: Arbeitspunkt von M1 im Beispiel von Bild 6.3-15
M2
NMOS
I D (A) = 0,16mA UGS (A) = 2,4V UDS (A) = 2,4V gm,M1= 1/4,4k
0
V2 0
+ -
DC = 5V
(6.3-16)