Schaltungstechnik

6.4 Digitale Anwendungsschaltungen mit MOSFETs 409
Arbeiten beide Transistoren im „Stromquellen“-Betrieb, so gilt:
IDM2 =
M2 --------- 5V – U
2
PM2– U2 2 M1
--------- U 2 1 – UPM1 2
=
=
;
– –
M1 --------- U 1 – UPM1; M2
U 2 5V U P M2
=
(6.4-9)
U2 4V– 3 U1– UPM1; In diesem Fall wirkt M1 als Verstärker mit 1/gm,M2 als Lastwiderstand. Die Verstärkung
ist:
v 21
=
gmM1 1
--------------- M1
= --------- = 3;
gmM2 M2 (6.4-10)
Je größer die Verstärkung ist, desto steiler wird der Übergang bei der DC-Übertragungskennlinie.
Wie bereits erwähnt, ist M2 immer im „Stromquellen“-Betrieb,
wenn er Strom zieht. M1 geht mit abnehmender Ausgangsspannung vom Stromquellenbetrieb
(Verstärker) in den „Widerstands“-Betrieb über. Es gilt dann:
M2 --------- 5V – U
2
PM2– U2 2
2
U2 = M1 U1– UPM1 U2 – ------ ;
2
L 5V – UPM1– U2 2
---------------------------------------------------------------------------
L L2 5V – UPM1 U2 – U2 2
=
2 M1 ----------------- ;
M2 L U2 2 M1 M1 02V ----------------- 18 5 --------- 9;
M2 M2 = =
(6.4-11)
Aus dieser Beziehung kann ein vorgegebener Wert für U (L)
2 hergeleitet werden. Es
zeigt sich, dass die Stromergiebigkeit der beiden Transistoren deutlich unterschiedlich
gewählt werden muss, um einen hinreichend kleinen Wert für U (L)
2 zu erhalten.
NMOS-Inverter mit selbstleitendem NMOS-Transistor als Last: Eine weitere
Variante entsteht durch Verwendung eines selbstleitenden NMOS-Transistors
im Lastkreis des NMOS-Inverters. Arbeitet der Transistor M2 als Stromquelle, so
sieht der Transistor M1 am Drainanschluss einen hochohmigen Lastkreis, anders
als in dem zuletzt betrachteten Beispiel. Wegen der deutlich höheren Verstärkung
(M1 und M2: Stromquelle) des Inverters im Übergangsbereich ist zu erwarten, dass
die Übertragungskennlinie wesentlich steiler verläuft.