CMOS-Gatter als lineare Schaltungen

Viele einfache CMOS-Gatter (z.B. 74C04, 74C00, 74C02) bestehen nur aus wenigen komplementären CMOS-Transistoren, die einen invertierenden Verstärker ohne Gegenkopplung aufbauen. Diese Gatter können in analogen Schaltungen eingesetzt werden, wenn man durch Hinzufügen einer entsprechenden Gegenkopplung die Gesamtverstärkung entsprechend herabsetzt. Ein Schaltbeispiel zeigt die folgende Abbildung. Ein Inverter des Bausteins 74C04 wird mit zwei Widerständen und einem Kondensator beschaltet, um einen invertierenden Wechselspannungs-Verstärker mit der Verstärkung 10 zu erhalten.

CMOS-Gatter als analoger Verstärker

Der Kondensator dient zur Entkopplung der Gleichspannung. Die Bandbreite eines solchen Verstärkers ist von der Versorgungsspannung abhängig und liegt in der Größenordnung 10⁶ bis 10⁷ Hz bei 10 V Versorgungsspannung und Verstärkung=1.

Ein interessanter Anwendungsbereich von linear betriebenen digitalen Gattern ergibt sich bei der Erhöhung des maximal möglichen Ausgangsstroms eines konventionellen Operationsverstärkers. Da viele Operationsverstärker nur geringe Ausgangsströme (ca. 5 mA bei maximaler Ausgangsspannung) liefern können, bietet sich in vielen Fällen der Einsatz von digitalen CMOS-Gattern zur Stromverstärkung an. Da man solche CMOS-Gatter parallel schalten darf, kann mit einem Baustein, der vier Gatter enthält, ein Strom von etwa 50 mA erreicht werden (bei Ausnutzung der durch die Versorgungsspannung begrenzten maximalen Ausgangsspannung). Die Abbildung unten zeigt den Einsatz der Gatter 74C00 und 74C02 zur Stromverstärkung.

CMOS Gatter als Stromverstärker