Können zwei Mosfets (p & n, einige Eigenschaften) gleichzeitig als Stromquellen verwendet werden? Und was passiert, wenn sich die Vgs-Spannung ändert?

Ja, das ist möglich. Es kann in einigen Fällen sogar nützlich sein, wenn auch normalerweise nicht bei der Last, wo Sie es anzeigen.

Betrachten wir Ihre Schaltung ohne Rload, nur die beiden Transistoren, die direkt miteinander verbunden sind. Wir betrachten diesen Knoten als Ausgabe.

Wenn die beiden Stromquellen ideal und genau aufeinander abgestimmt wären, könnte die Ausgangsspannung irgendwo zwischen den Versorgungsschienen liegen. Wenn eine der Quellen auf einen etwas höheren Strom als die andere eingestellt wäre, würde diese Quelle eine niedrige Spannung darüber und die andere eine maximale Spannung darüber haben.

Wenn Sie das Eingangssignal so angeordnet haben, dass die beiden Stromquellen entgegengesetzt variiert werden, haben Sie idealerweise einen Verstärker mit unendlicher Verstärkung. Wenn sich der Eingang auf einer Seite des Schwellenwerts befindet, schlägt der Ausgang in eine Richtung. Auf der anderen Seite schlägt der Ausgang in die andere Richtung.

Echte Stromquellen, wie sie durch diese Transistoren implementiert werden, haben keine ideale unendliche Impedanz oder natürlich. Anders ausgedrückt, ihr Strom ist zumindest eine kleine Funktion der Ausgangsspannung. In diesem Fall würde die Ausgangsspannung bei exakter Übereinstimmung der beiden in der Mitte liegen. Die Fehlanpassung in der aktuellen Einstellung der beiden Quellen würde einen Ausgangsspannungsoffset von der Mitte erzeugen. Diese Ausgangsfehlanpassungsspannung wäre der Fehlanpassungsstrom multipliziert mit der parallelen Impedanz der beiden Quellen.

Das Ergebnis kann immer noch eine sehr hohe Spannungsverstärkung sein. Wenn sie für diese Anwendung ausgelegt sind und im richtigen Bereich betrieben werden, sehen die MOSFETs wie Stromquellen mit angemessen hoher Impedanz aus. Kleine Änderungen der Gate-Spannung können erhebliche Auswirkungen auf den Strom haben. Zusammen bewirken diese beiden Effekte einen großen Gewinn.

Eine große negative Spannungsverstärkung ist nicht der einzige Zweck einer solchen Schaltung, aber es ist ein Beispiel dafür, wie eine solche Konfiguration nützlich sein kann.

Für diskrete Designs sind BJTs normalerweise besser geeignet. Der Strom durch den Kollektor ist über einen weiten Betriebsbereich ziemlich unabhängig von der Kollektorspannung. Befindet sich dieser allerdings in einem IC, dann ist eine Mischung aus BJT und MOSFET meist nicht verfügbar. Die Eigenschaften einzelner Transistoren können auch besser gesteuert und zwischen zwei Geräten besser angepasst werden, sodass die von Ihnen gezeigte Schaltung nützlich sein kann.

Das Vorspannen eines solchen Paares von N- und P-MOSFETs in Ihrer Schaltung könnte schwierig sein und würde wahrscheinlich eine beträchtliche DC-Rückkopplung erfordern, um einen stabilen Arbeitspunkt für die Verwendung als linearer Verstärker herzustellen. Wenn die beiden Drains direkt verbunden sind (ohne dazwischenliegenden Widerstand), ist die Vorspannung einfacher - eine über einen Transformator angeschlossene Last wäre ein weiterer einfacherer Vorspannungsfall.
Um den äquivalenten Norton-Widerstand der beiden N- und P-Stromquellen zu berücksichtigen, könnte das folgende Bild hilfreich sein.
Diese Kurve wurde spiegelbildlich gezeichnet. In der Praxis werden die N- und P-Mosfets höchstwahrscheinlich schiefe Eigenschaften haben, und ihre Drain-Ströme würden sich nicht sauber in der Mitte treffen, aber es ist nützlich, sich die Norton-Widerstände vorzustellen.
Der Norton-Widerstand ist die Steigung der Kurven am DC-Vorspannungspunkt. Eine Belastungslinie (grün) kreuzt tatsächlich zwei Punkte auf der Kurve (einen für Nch und einen für Pch), die jeweils einen möglicherweise unterschiedlichen Norton-Widerstand haben. Bei kleinen Drain-Strömen sind beide Kurven nahe der Hälfte von Vdd flach, und der Norton-Widerstand ist ziemlich groß - die Spannungsverstärkung wäre hier sehr hoch, wie Olin betont hat. Bei größeren Drain-Strömen ist der Norton-Widerstand geringer, da sich die Kurven an keinem Punkt der Horizontalen nähern (der Wendepunkt ist eine Anomalie). Das Manipulieren der grünen Lastlinie ist umständlich, da der Wendepunkt weder am 5-V-Mittelpunkt noch bei ID = 0 liegen muss, aber Ihre Schaltung erzwingt$ID_n = ID_p$. Eine weitere Einschränkung ist$VDS_n + VSD_p + V_{RL} = 10v$.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan} Für Ihre Schaltung sehen die Kleinsignal-MOSFET-Drain-Verbindungen wie ein College-Quiz zum Thema Überlagerung aus.$RN_{mos}$Und$RP_{mos}$sind die Widerstände an den beiden Kreuzungspunkten der Lastlinie. Der Wechsel von Norton zu seinem Thevenin-Äquivalent macht die Lösung einfacher, was zu drei Vorwiderständen führt.