Schaltungstechnik

6.4 Digitale Anwendungsschaltungen mit MOSFETs 411
Die Ausgangskennlinien der beiden Transistoren M1 und M2 aufgetragen über U 2
zeigen einen Bereich, bei dem beide Transistoren als „Stromquelle“ arbeiten. Die
Kennlinie des Transistors M2 ist die Lastkennlinie von M1. Ist U 2 = 5V, so ist
U DS,M2 = 0 und U DS,M1 = 5V. In dem Maße, wie U DS,M1 zunimmt, reduziert sich
U DS,M2 und umgekehrt. Bild 6.4-10 zeigt die Ausgangskennlinien von M1 und M2
aufgetragen über U 2 . Deutlich erkennt man im Beispiel, dass der Lasttransistor M2
bei U 2 < 3V als Stromquelle arbeitet.
In einem weiteren Experiment wird die DC-Übertragungskurve der Inverterschaltung
ermittelt. Das Ergebnis der DC-Übertragungskennlinie des Inverters ist
in Bild 6.4-11 dargestellt. Im Beispiel ergeben sich vier Arbeitsbereiche. Bei U 1 <
1V ist der Transistor M1 gesperrt, die Ausgangsspannung U 2 liegt bei 5V. Mit U 1 >
1V zieht M1 Strom und arbeitet zunächst als Stromquelle, solange die Bedingung
U 2 > U 1 – U P,M1 erfüllt ist. Von U 2 = 5V bis U 2 = 3V wird M2 im Widerstandsbereich
betrieben. Bei U 1 von ca. 2,4V erhält man einen Arbeitsbereich, wo beide
Transistoren Stromquelle sind. Gelingt es dort die Schaltung in einem stabilen
Arbeitspunkt zu betreiben, so erhält man eine Verstärkerschaltung mit großer Verstärkung
(siehe Beispiel in Bild 6.3-15). Bei größeren Eingangsspannungen U 1
unterschreitet schließlich U 2 die Bedingung für den Abschnürbetrieb, so dass der
Transistor M1 in den Widerstandsbetrieb übergeht.
50A
ID 40A
30A
20A
10A
0A
IDM2 IDM1 0,5V 1,5V 2,5V 3,5V U2 4,5V
Bild 6.4-10: Ausgangskennlinienfeld von M1 und Lastkennlinie gegeben durch M2