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Inversor CMOS : Cálculo de Vd

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Consideremos el circuito CMOS mostrado, donde la tensión de puerta V g del N-MOSFET se incrementa desde cero mientras que la tensión de puerta del P-MOSFET se mantiene en 3V. Supongamos que para ambos transistores la magnitud de la tensión umbral es de 1V y el producto del parámetro de transconductancia y la relación (W/L) es de 1mA V -2 .

Ahora mi pregunta es, para un pequeño aumento de V g más allá de 1V, ¿cuál será la región de funcionamiento de ambos MOSFET? ¿Cómo se calcula la tensión de drenaje?

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Louise Puntos 16

Esto es un problema de deberes, ¿no?

En primer lugar, compruebe si el transistor conduce.

  • El PMOS conduce cuando \$V_{SG}>|V_T|\$ .
  • NMOS conduce cuando \$V_{GS}>V_T\$ .

Si alguno de ellos está en corte, entonces la solución es muy sencilla, ¿no? Si ambos no están en el corte, entonces procedemos.

Tienes dos transistores separados. Esto significa que puedes escribir dos ecuaciones de corriente distintas. Esto se complica por el hecho de que los MOSFETs tienen diferentes ecuaciones para los modos de operación "lineal" y "saturación". Hay cuatro combinaciones posibles para los modos de PMOS-NMOS: lineal-lineal, lineal-saturación, saturación-lineal, saturación-saturación. Tendrás que adivinar aquí y comprobar si tu conjetura funciona - si no lo hace, entonces obtendrás ecuaciones irresolubles. En este caso, simplemente comprueba las otras combinaciones. Sin embargo, sólo con la inspección del circuito podrás eliminar algunas de las posibilidades.

¿Cuáles son las incógnitas en estas ecuaciones? Pista: hay hasta cuatro (corrientes, tensiones).

No puedes resolver cuatro incógnitas teniendo sólo dos ecuaciones. Es una pena. Pero si puedes relacionar algunas de las incógnitas entre sí, quizá puedas reducir su número. Intenta ver qué restricciones impone el esquema (relaciones de corriente, de tensión, ...).

La combinación de modos que le proporciona una solución para \$V_d\$ es la respuesta (junto con la propia solución).

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