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function
ID_NMOS(uGS, uDS, UTN: tSpannung; beta_N: tBeta)
return
tStrom
is
variable
i: tStrom:=
1.0
;
variable
vuGS: tSpannung:=uGS;
variable
vuDS: tSpannung:=uDS;
begin
if
uDS<
0.0
then
-- Rollentausch Drain und Source
vuGS := vuGS-vuDS; vuDS := -vuDS; i := -i;
end if
;
if
vuGS<=UTN
then
i
DN
u
y
=
u
DS
u
x
=
u
GS
-- Sperrbereich
return
0.0
;
elsif
vuGS-vuDS<UTN
then
-- Einschnürbereich
return
tStrom(beta_N)/
2.0
*tStrom(vuGS-UTN)**
2
*i;
else
-- aktiver Bereich
return
tStrom(beta_N)*tStrom((vuGS-UTN)*vuDS-(vuDS**
2
)/
2.0
)*i;
end if
;
end function
;
⇒
Web-Projekt:P4.2/PhysSimpack.vhdl
Abb. 4.28. Berechnung des Drain-Stroms für einen NMOS-Transistor
Zahlentypen sind untereinander eng verwandt, so dass für sie immer die impli-
zit vereinbarten Konvertierungsfunktionen, die den Namen des Zieltyps haben,
zur Verfügung stehen (vgl. Abschnitt 3.2.1). Im Beispiel erfolgt die Konver-
tierung aller Eingabegrößen in den Rückgabetyp der Funktion »tStrom«.
Ein PMOS-Transistor verhält sich genau wie ein NMOS-Transistor, nur
dass die Vorzeichen der Spannungen und Ströme umgekehrt sind. Die nachfol-
gende Funktion für die Berechnung von i
DP
ruft entsprechend nur die Funk-
tion für die Berechnung des Drain-Stroms für einen NMOS-Transistor mit
negierten Parametern auf und gibt den negierten Funktionswert zurück:
function ID_PMOS(uGS, uDS, UTN: tSpannung; beta_P: tBeta)
return tStrom is
begin
return
-ID_NMOS(-uGS, -uDS, -UTP, -beta_P);
end function
;
Das Simulationsmodell des Inverters
Das zeitdiskrete Funktionsmodell eines Inverters ist eine Entwurfseinheit mit
einem Eingangssignal und einem Ausgabesignal, beide vom Typ »tSpannung,
mit der Versorgungsspannung U
V
, der Zeitschrittweite t für die Simulation,
den Einschaltspannungen U
TN
und U
TP
, den Leitfähigkeitsparametern
N
und
P
, der Lastkapazität C
L
und dem Anfangswert für die Ausgangsspannung
U
init
als Parameter (Abb. 4.29).
Zum Simulationsbeginn wird an das Ausgabesignal der Anfangswert zuge-
wiesen und einen Zeitschritt gewartet.
7
Nach dem ersten Zeitschritt und je-
7
Der Warteschritt ist erforderlich, damit die Anfangswertzuweisung wirksam wird.
