Gleichtakt- und Gegentaktverstärkung dieses Cmos-Diff-Wechselrichters

Q5 wirkt tatsächlich als Stromlast. Stellen Sie sich vor, Sie haben keinen Differenzeingang und eine "gute" Gleichtaktspannung am Diff-Paar. Der Strom durch die beiden Zweige muss gleich sein, also ist der Strom in Q1L und Q2L gleich und Q5 führt das Doppelte.

Normalerweise müssten Sie eine Art Spannungsquelle an N1 und eine andere Spannungsquelle an das Gate von Q5 anschließen. Diese beiden Spannungen sind nicht unabhängig, da der Strom durch Q5 mit dem Strom durch Q1L und Q2L in Beziehung steht. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Spannungen zu erzeugen, und das Erreichen des Gates von Q5 mit N1 wird erreicht.

Stellen Sie sich das so vor: Wenn der Strom durch Q5 etwas ansteigt, steigt seine Gate-Spannung etwas an, dann sinkt die Vgs von Q1L/Q2L etwas, sodass der Strom durch beide etwas abnimmt, also der Strom durch Q5 nimmt etwas ab. Dies bedeutet, dass dort eine Art negatives Feedback vorhanden ist und die Schaltung auf den Beinen steht.

Der dort tatsächlich fließende Strom hängt von den Eigenschaften der Mosfets und ihrer physikalischen Größe ab.

Der CMOS-Inverter ist etwas kniffliger. Wie Sie sagen, wird dieser normalerweise als digitale Schaltung angesehen, aber hier haben Sie ihn an einen analogen Ausgang angeschlossen. Jetzt schnappen Sie sich Ihre Analog-Designer-Brille und schauen Sie noch einmal hin: Der CMOS-Inverter ist eine analoge Schaltung, mit einer extrem hohen Verstärkung, und er invertiert natürlich auch das Signal. In einer offenen Schleife, wie sie in Ihrer Schaltung gezeichnet ist, bringt es aus analoger Sicht nicht viel, aber was ist, wenn Sie die Schleife schließen? Wenn Sie sich daran erinnern, dass es invertiert, können Sie den Ausgang des Verstärkers oben mit seinem nicht invertierenden Eingang verbinden, und Sie haben sich gerade einen ziemlich anständigen Puffer gemacht.

Denken Sie daran, dass es normalerweise einfacher ist, eine nichtlineare Schaltung zu erstellen, eine Unmenge davon zu gewinnen, ein gewisses Feedback zu schließen und sie sich verhalten zu lassen. Dies gilt insbesondere, wenn Sie eine präzise Verstärkung benötigen. Es ist normalerweise ziemlich schwierig, eine präzise Verstärkung im offenen Regelkreis zu erzielen. Sie müssen die Schleife mit Passiven schließen, die viel genauer hergestellt oder ausgewählt werden können als Mosfets.