SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

86 FEKT Vysokého učení technického v Brněproud tranzistorem M1 má snahu se zvyšovat a začíná být větší než proud tranzistorem M2.To není možné a dochází k vyrovnávání proudů zmenšováním výstupního napětí až dookamžiku kdy se tranzistor M1 dostane do lineárního režimu a napětí na výstupu se přiblížíke gnd.Obr. 47 Převodní charakteristiky invertoru s aktivní zátěžíSklon převodní charakteristiky invertoru je v přímé souvislosti s malosignálovýmzesílením. Obr. 47 b) ukazuje, že největšího zesílení, jak je známo, dosahuje invertorv oblasti, kde oba tranzistory pracují v saturaci. Z toho samozřejmě plyne, že pokud chcemetohoto obvodu použít jako zesilovače, je potřeba nastavit pracovní bod obvodu právě tak, abyse pohyboval v této oblasti. Naopak připomeňme, že v digitálních obvodech se snažíme, abyinvertor pracoval v oblastech kdy je výstup buď blízko napájecího napětí (VDD, log 1) nebonaopak zemi (gnd, log 0). V těchto bodech invertor vykazuje téměř nulovou výkonovouztrátu. Tohoto stavu je dosaženo právě tím, že vstupní signál řídí oba tranzistory (tranzistorymají spojeny své gate svorky a tento uzel je vstup). Přírůstek zesílení, které se touto úpravouzíská není velký, ale stačí na zajištění dostatečné DIGITAL NOISE MARGIN. Navícpřipomeňme, že proud tranzistorem v lineárním režimu lze kontrolovat jen velmi obtížně.10.1.1 Malosignálová analýzaNa Obr. 48 je zjednodušený malosignálový model invertoru z Obr. 46. Tranzistory jsoumodelovány pouze jejich transkonduktancí a výstupním malosignálovým odporem 1/g ds .Model tranzistoru z kapitoly 3.2 bral v úvahu také frekvenční chování MOS tranzistoru aznázorňoval toto pomocí kapacitorů C gs , C gd , C db , C gs,ov a C gd,ov . Tyto kapacity se objevují iv tomto modelu, ale jsou už sloučeny do skupin a reprezentovány vždy jen jedinou výslednoukapacitou C L podle následujícího postupuC ≈ C + CC3≈ CCdb112+ C≈ Cdb2gs1gd 2+ C+ Cgd 2gs1,ovgd1,ov+ Cgd1,ov+ CPři nízkých kmitočtech potom můžeme psát pro zesíleníAV− gL( 10.1 )outm1v= =Vingds1+ g( 10.2 )ds2Pokud bude splněno, že oba tranzistory M1 i M2 jsou v saturačním režimu, potom jejichmalosignálový parametry můžeme vyjádřit jakogWµ C= λLm= 2oxIDgdsID( 10.3 )