Spitze in der Ausgangswellenform des Wechselrichters aufgrund von Cgd-Kopplung

Um die Spannung an einem Kondensator zu ändern, braucht man Strom:

$i_C=C\frac{dv_C}{dt}$

Der Kondensator$C_{gd}$verbindet Eingang mit Ausgang. Wenn also der Eingang sofort von 0 V auf VDD wechseln würde, wäre die Spannung vorbei$C_{gd}$müsste von VDD wechseln ($v_{out}=VDD, v_{in}=0V$) zu -VDD ($v_{out}=0V, v_{in}=VDD$) sofort. Dies könnte nur passieren, wenn unendlich viel Strom durch den Kondensator fließt!

Als der Eingang plötzlich von 0 V auf VDD stieg, schaltete der NMOS-Transistor ein und der PMOS-Transistor aus. Wie Sie vielleicht wissen, befindet sich der NMOS-Transistor in Sättigung und senkt einen ziemlich konstanten Strom auf Masse. Dieser Strom ist alles andere als unendlich! Daher kann der Kondensator seine Spannung nur langsam verringern. Sofort sollte es alle seine Ladungen behalten, da es keine Zeit hatte, sie durch das NMOS zu verlieren. Genau in dem Moment, in dem der Eingang schaltet, muss der Ausgang also mit der gleichen Spannung folgen.

Sofort springt der Ausgang von hoch$VDD$Zu$2\cdot VDD$... wenn keine weiteren Kapazitäten vorhanden sind .

Wenn Kondensatoren an den Ausgang angeschlossen sind, möchten sie nicht, dass der Ausgang sofort geändert wird, da dies bedeuten würde, dass sie auch einen unendlichen Strom benötigen. So$C_{gd}$muss mit allen anderen an den Ausgang angeschlossenen Kapazitäten um die Ausgangsspannung "kämpfen" (tatsächlich werden die auf den Kapazitäten gespeicherten Ladungen umverteilt, diese Umverteilung der Ladungen führt zu einem unendlichen Momentanstrom ) .

Die Ausgangsspannung, auf die sie sich einigen, hängt von der Kapazität dieser Kondensatoren ab. Dies führt letztendlich dazu, dass der Ausgang nicht über das Volle springt$VDD$, aber etwas kleinere Spannung.

Sie werden sehen, dass, wenn Sie die Kapazität am Ausgang erhöhen, das Peaking immer kleiner wird. Leider wird auch die Flankensteilheit am Ausgang immer kleiner...

Die folgende Abbildung fasst alles in einem Bild zusammen.$C_L$ist die Gesamtlastkapazität, die die Summe aller Kapazitäten ist, die an eine konstante Spannung angeschlossen sind.

Untersuchen Sie dieses Schema eines CMOS-Wechselrichters:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}