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U
V
u
GS
u
DS
S
D
G
i
DP
i
L
=0x
1
x
2
x
3
x
4
x
0
i
DN
i
C
u
DS
G
C
L
D
u
GS
S
U
V
u
GS
u
DS
C
L
Versorgungsspannung
Gate-Source-Spannung
Drain-Source-Spannung
Lastkapazit¨at
i
C
i
DN
Umladestrom
Drain-StromNMOS-Transistor
Drain-StromPMOS-Transistor
i
DP
i
L
Laststrom
Abb. 4.26. Ringinverter
proportionalen Wert:
u
C
(n + 1) u
C
(n) +
t
C
i
C
(n)
(4.11)
Der Strom, der die Lastkapazität umlädt, setzt sich bei einem CMOS-Inverter
als Signalquelle aus dem Drain-Strom des NMOS-Transistors und dem Drain-
Strom des PMOS-Transistors zusammen. Diese ergeben sich wiederum aus
den Anschlussspannungen des Inverters und den Transistorparametern. Für
den NMOS-Transistor gilt, dass für eine Gate-Source-Spannung kleiner oder
gleich der Einschaltspannung U
TN
kein Strom fließt. Bei einer Gate-Source-
Spannung u
GS
> U
TN
ist der Transistor eingeschaltet. Wenn die Differenz der
Gate-Source-Spannung und der Drain-Source-Spannung größer als die Ein-
schaltspannung ist u
GS
u
DS
> U
TN
, arbeitet er im aktiven Bereich (Glei-
chung 4.1) und sonst im Einschnürbereich (Gleichung 4.2):
8
<
0
u
GS
U
TN
(u
GS
U
TN
) u
DS
u
2
DS
2
i
DN
=
N
u
GS
> U
TN
und u
GS
u
DS
> U
TN
:
0;5 (u
GS
U
TN
)
2
sonst
(4.12)
(U
TN
- Einschaltspannung,
N
- Leitfähigkeitsparameter des NMOS-Transis-
tors). Der PMOS-Transistor verhält sich genau wie der NMOS-Transistor, nur
dass alle Ströme, Spannungen und Parameter umgekehrte Vorzeichen haben
und dass alle Größenrelationen vertauscht sind. Darüber hinaus ist die Gate-
Source-Spannung des PMOS-Transistors nicht die Eingangsspannung des In-
verters, sondern die Differenz aus der Eingangsspannung und der Versorgungs-
spannung. Die Gate-Drain-Spannung ist in Analogie dazu die Differenz aus
der Ausgangsspannung des Inverters und der Versorgungsspannung [30]:
8
<
0
u
GS
U
TP
u
2
DS
2
i
DP
=
P
(u
GS
U
TP
) u
DS
u
GS
< U
TP
und u
GS
u
DS
< U
TP
:
0;5 (u
GS
U
TP
)
2
sonst
(4.13)
