[Elettronica] - Esercizio inverter CMOS.

[BRN1]

Ciao a tutti, mi sto cimentando con gli esercizi sul CMOS. Ne posto uno basilare dove in un punto faccio fatica a procedere.




Punto A
La curva della caratteristica è questa:

dove nella parte iniziale si ha N-MOS off e P-MOS in triodo, nella parte centrale N-MOS e P-MOS in saturazione e nella parte finale N-MOS in triodo e P-MOS off.

Punto B

$V_(in)=V_(GS_n)=0
Per PM invece vale

$V_(i)=V_(G_p)=0 rArr V_(GS_p)=-V_(DD)=-2.5V
$V_(GD_p)=V_(GS_p)-V_(DS_p)=-2.5V rArr V_(GD_p)=V_(GS_p)
quindi PM è in triodo. Infine calcolo $V_(out)$, considerando che i due MOS sono in serie e quindi hanno la stessa corrente che, in questo caso, è nulla:

$V_(out)-V_(DS_p)-V_(DD)=0 rArr V_(out)=V_(DD)=2.5V$

$P=V_(DD)I_D=0$

Punto C

$V_(GS_n)=V_(DD)=2.5V>V_(Th_n) rArr$ NM è acceso e ne determino lo stato

$V_(GD_n)=V_(GS_n)-V_(DS_n)=V_(GS_n)=V_(DD)=2.5V rArr$ Nm è in triodo

PM è spento ($I_(D_p)=0$), infatti:

$V_(GS_p)=V_(G_p)-V_(S_p)=V_(DD)-V_(DD)=0$

Calcolo la tensione d'uscita e la potenza dissipata:

$V_(out)=V_(DS_n)=0$ ; $P=V_(DD)I_D=0$

Punto D
Sia NM che PM sono accesi e avendo la stessa corrente, se NM è in triodo e PM in regione attiva, dovrebbe valere

$K_n(2(V_(i)-V_(Th_n))V_(out)-V_(out)^2)=K_p(V_(i)-V_(DD)-V_(Th_p))^2$

ma esce un'equazione di secondo grado che non può essere risolta.
Se considero sia NM che PM in regione attiva:

$K_n(V_(i)-V_(Th_n))^2=K_p(V_(i)-V_(DD)-V_(Th_p))^2$

ottengo due possibili valori di $V_(out)$: $1.37V$ e $6.06V$. Andando a verificare gli effettivi stati, trovo che per entrabi i valori

$V_(GD_n)=V_(out)-V_(out)=0$ e $V_(GD_p)=V_(out)-V_(out)+V_(DD)=V_(DD)=2.5V$

ovvero NM in regione attiva e PM spento, contro l'ipotesi fatta.
Lo stesso medesimo risultato lo ottengo se considero NM in regione attiva e PM in triodo.
Quindi? Ho sbagliato qualcosa?

Punto E
la potenza dissipata dinamicamente vale semplicemente

$P=fC_LV_(DD)^2=4.68*10^(-5)W$

Qualche anima pia potrebbe diemi qualcosa soprattutto sul punto D?

Grazie!

[BRN1]

Pensavo di riscuotere più successo...

ad ogni modo, credo che le mie soluzioni ai punti A, B, C ed E siano corrette. Il problema lo avevo al punto D, ma l'ho chiuso definitivamente in questo modo:
con $V_(i n)=V_(out)$ che entrambi assumono valori tra $0$ e $V_(DD)$, ho che sia per il P-MOS che per l'N-MOS $V_(GD)=0$. Ora, se considerassi $V_(i n)=V_(out)=0$ o $V_(i n)=V_(out)=V_(DD)$ mi ritoverei nei casi descritti nei punti B e C, quindi non mi rimane altro che considerare $V_(out)$ con un valore tale che $V_(GS_p)V_(Th_n)$ ed in questo modo, entrambe i MOS risultano essere in regione attiva. Pertanto, essendo i MOS in serie:

$I_(D_n)=K_n(V_(GS_n)-V_(Th_n))^2=K_p(V_(GS_p)-V_(Th_p))^2=I_(D_p)$

$rArr K_n(V_(out)-V_(Th_n))^2=K_p(V_(out)-V_(DD)-V_(Th_p))^2$

risolvendo l'equazione di secondo grado ottengo i due possibili valori della tensione in uscita: $V_(out)=1.37V$ e $V_(out)=6.06V$. Il secondo valore non è fisicamente possibile, dato che la tensione di uscita non può essere maggiore di $V_(DD)$ e quindi il risultato corretto è il primo che verifica anche l'ipotesi fatta.

Se qualcuno ha da precisare/correggere, ben venga.

Grazie lo stesso.