Vom Transistor zur Schaltung - Technische Informatik - page 330

Signalwert am Ausgang nach einer Eingabeänderung erhalten bleibt. Die Ver-
zögerungszeit ist die Zeit, die nach Erreichen neuer gültiger Eingaben vergeht,
bis der Ausgang seinen neuen gültigen Wert annimmt. Die Umschaltzeit ist
die Zeit, die der Signalwert bei einem Wechsel zwischen »0« und »1« ungültig
ist. Wie aus der Abbildung hervorgeht, sind die Halte- und die Verzögerungs-
zeiten von einem Inverter etwa so groß wie die Richtwerte. Die Umschaltzeiten
verhalten sich überschlagsweise proportional dazu. Für die Entwicklung eines
empirischen Modells genügt es deshalb vorerst, nur die Richtwerte zu betrach-
ten.

U V

u x U V

0

x

0 1

x y

t d . aus t d . ein

C L

u x u y

t aus t ein

t h . aus t h . ein

t x . aus t x . ein

t d . ein ,t d . aus
t ein ,t aus

Verz¨ogerungszeiten

y

1
0

Richtwerte
Haltezeiten
Umschaltzeiten

U V

t h . ein ,t h . aus
t x . ein ,t x . aus

u y

0 ung¨ultig

Sicherheitsbereich

0 100 200

tinps (Wertung¨ultig)

Abb. 4.31. Zeitparameter für das Verzögerungsverhalten

Aus den Gleichungen für die zeitdiskrete Simulation lassen sich einige
grundlegende Beziehungen ableiten. Aus Gleichung 4.11 ist erkennbar, dass
sich die Änderungsgeschwindigkeit der Gatterausgangsspannung proportio-
nal zur Größe der Umladeströme und umgekehrt proportional zur Größe der
Lastkapazität verhalten. Die Umladeströme verhalten sich sowohl im aktiven
Bereich als auch im Einschnürbereich proportional zu den Leitfähigkeitspara-
metern N bzw. P der eingeschalteten Transistoren (Gleichungen 4.12 und
4.13). Die Leitfähigkeitsparameter verhalten sich wiederum proportional zur
relativen Transistorbreite b N bzw. b P . Die relative Transistorbreite ist das
Verhältnis aus der Breite des schaltbaren Kanals zu seiner Länge (Abb. 4.32).
Die Kanallängen l N und l P werden in der Regel so kurz wie möglich gewählt.
Die absoluten Breiten w N und w P und mit ihnen auch die relativen Breiten
b N bzw. b P sind wählbare Entwurfsparameter zur Einstellung des Zeitverhal-
tens. Die Ein- und die Ausschaltzeiten der Gatter verhalten sich wiederum
umgekehrt proportional zu den Änderungsgeschwindigkeiten der Gatteraus-
gangsspannung. Insgesamt gilt

t ein k P C L
b P

(4.14)