Transistor MOS en conduction ou en saturation ?

[fiatlux]

Bonjour,

J'ai bientôt un examen et il y a quelque chose que je ne comprends pas dans le corrigé d'un exercice. Voici le schéma de base (cellule de mémoire statique) :
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On cherche à écrire un 1 logique dans la cellule, qui est en train de mémoriser un 0 logique (en rouge=1, en bleu=0, les transistors en gras sont ceux qui sont actifs) :
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La question est de savoir si cette opération est possible en sachant que les NMOS ont des dimensions W/L = 1/0.3 (en micromètres) et les PMOS ont W/L = 2/0.3. La première étape est donc de dire:
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Ma question est: comment peut-on savoir que M5 est en saturation et M3 en conduction ? Je n'ai pas l'impression que les niveaux de tensions sont vraiment différents pour les 2 transistors....?

Ma question vaut aussi pour la suite qui dit:
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Ici les 2 sont en conduction, alors que j'ai l'impression que c'est exactement la même situation que pour M5 et M3 (sauf qu'ici M2 est un PMOS)

Si jamais, on utilise ces paramètres technologiques-là :
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Voilà... en espérant que quelqu'un a eu le courage de me lire jusqu'au bout

Merci d'avance pour vos explications.
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[Jack]

J'ai retiré tous les liens qui aboutissaient à des erreurs 404 NOT found.

Pour éviter ce genre de problème;
http://forums.futura-sciences.com/el...-sabonner.html

[invite03481543]

Bonjour,

je n'arrive pas à ouvrir vos liens.
De plus vos images doivent être postées directement sur le forum, les serveurs externes genres celui que vous utilisez sont générateurs de spams et ne permettent pas une pérennité des images, donc dénature la discussion à moyen terme.

Edit: décidemment Jack...

[fiatlux]

Euh... ok pardon ^^

[A voir en vidéo sur Futura]

[fiatlux]

Euh... quelqu'un ? Merci.

[fiatlux]

Euh... quelqu'un ? Merci.

Personne n'aime les MOS, ici?

[fiatlux]

Toujours rien ?

[fiatlux]

Toujours rien ?

Je commence un peu à désespérer, là...

[invite03481543]

Bonjour,
ben faut dire pas simple à suivre avec les reports sur les différentes vignettes.

Ma question est: comment peut-on savoir que M5 est en saturation et M3 en conduction ? Je n'ai pas l'impression que les niveaux de tensions sont vraiment différents pour les 2 transistors....?

Vous trouvez?
En haut le Mos a son drain à Vd=3,3V et sa source à -1/2Vdd=-1,65V donc Vgs=3Vdd/2>Vt et Vgd<Vt ainsi que Vds> Vgs-Vt => le mos est donc bien en régime de saturation.

En bas on a Vd=-Vdd/2 et Vs=0V donc le potentiel de drain est inférieur à sa source, et Vg-Vd=3Vdd/2 => Vgd > Vt et donc Vds différent de 0 => le mos ne peut être saturé ni bloqué donc il est bien en régime linéaire.

Ici les 2 sont en conduction, alors que j'ai l'impression que c'est exactement la même situation que pour M5 et M3 (sauf qu'ici M2 est un PMOS)

Ben non, le pmos fait toute la différence justement.
Faites le raisonnement en vous servant des potentiels et des conditions de fonctionnement propres aux mos (n ou p), vous verrez vous ne pouvez pas vous tromper.

Je vous rappelle les 3 modes de fonctionnement pour les nmos et les conditions associées:

Bloqué: Vgs<Vt avec Vds>0 (Id=0)
Saturé: Vgs>Vt , Vgd<Vt => Vds> Vgs-Vt
Linéaire: Vgs>Vt , Vgd>Vt et Vds>0

A+

[fiatlux]

Bonjour, merci pour votre réponse.

En haut le Mos a son drain à Vd=3,3V et sa source à -1/2Vdd=-1,65V

Là, je dois avouer que je ne comprends pas pourquoi vous avez mis ce signe moins (en rouge). La source du transistor est au potentiel Vq, non? Autrement dit +Vdd/2...?

En bas on a Vd=-Vdd/2 et Vs=0V

Ici, pareil, pourquoi Vq = -Vdd/2 ?

On est bien d'accord que Vss = 0 ? (je suppose que ça n'a rien à voir, mais je ne vois vraiment pas d'où vient ce moins).

Merci à vous.

A+

[invite03481543]

Appliquez la loi des mailles vous trouverez comme moi.

La flêche est vers la masse donc Vs(haut) est négatif par rapport à la masse, la masse est le potentiel le plus haut si vous préférez.
A+

[fiatlux]

euh......

On est bien d'accord que la source du transistor du haut est au point "Q" ? Ce point Q, si je me réfère au schéma, est à un potentiel Vdd/2 par rapport à la masse, autrement dit par rapport à Vss (Vss = la masse, non? puisque Vss=0).

Je veux bien appliquer la loi des mailles, mais quand je vois que j'ai la source qui est au point Q dont le potentiel par rapport à la masse est Vdd/2 et que je cherche le potentiel (par rapport à la masse) de la source qui est à ce même point Q, je suis assez tenté de dire que c'est le même que pour le point Q puisque c'est le même point...

Désolé, ça doit certainement être quelque chose de bête que je ne comprends pas, mais..... je ne comprends pas

Le potentiel de source est bien mesuré par rapport à la masse ici, non?

[invite03481543]

Etablissons la maille:

Vdd-Vgs(M5)+Vdd/2=0 => Vgs(M5)=Vdd+Vdd/2=3Vdd/2

Explication:

on compte positive une tension lorsqu'on aborde la flêche par la queue et négative par la pointe, donc le parcourt de la maille donne Vdd positif par rapport à la masse, Vgs négatif dans le sens de parcourt on l'aborde bien par la pointe de la flêche et V(Q) est positif puisqu'abordé par le bout de la flêche.

d'où Vdd-Vgs(M5)+Vdd/2=0 et le résultat de Vgs(M5)=3Vdd/2

On peut voir ça autrement:

Vdd-Vss=Vdd
Vgs(M5)=Vg(M5)-Vs(M5)=Vdd-V(Q)

On nous indique que Vss-V(Q)=Vdd/2 donc V(Q)=-Vdd/2

Vu le sens de la flêche (la pointe étant orientée vers le potentiel le plus élevé par convention)

=> Vgs(M5)=Vdd-(-Vdd/2)=3Vdd/2

A+

[fiatlux]

Vu le sens de la flêche (la pointe étant orientée vers le potentiel le plus élevé par convention)

J'ai ENFIN compris pourquoi on ne se comprend pas !!! J'ignorais que la France n'utilisait pas les mêmes conventions que la Suisse (je suis suisse), et, petite paranthèse, que presque partout ailleurs (à part en Angleterre et, je l'apprends maintenant, en France). La convention la plus courante concernant les tensions est que la flèche va du potentiel le plus élevé vers le potentiel le plus bas

Donc voilà, vous pouvez entièrement reconsidérer le problème, mais avec la convention inverse et là vous comprendrez pourquoi je ne comprends pas

J'ai fait un schéma de mes mailles (avec les conventions suisses, donc...) en pièce jointe. Et j'ai bien Vgs = Vdd/2.... d'où le problème qui persiste.

Désolé pour ce malentendu, mais faut bien avouer que je n'y peux pas grand-chose

[invite03481543]

Les électrons se fichent des conventions, l'essentiel est de rester logique et donc de conserver les mêmes règles d'orientation.

Vous me dites que la pointe de la flêche indique le potentiel le plus bas.
Très bien dans ce cas vous devez notez -Vdd et -Vgs à coté de vos flêches.

Si on écrit V(AB) cela signifie VA-VB, si on écrit V(BA) alors V(BA)=VB-VA=-(VA-VB).

[fiatlux]

Vous me dites que la pointe de la flêche indique le potentiel le plus bas.
Très bien dans ce cas vous devez notez -Vdd et -Vgs à coté de vos flêches.
Si on écrit V(AB) cela signifie VA-VB, si on écrit V(BA) alors V(BA)=VB-VA=-(VA-VB)

Oui. Potentiel le plus haut de la flèche de gauche: VA = Vdd. Potentiel le plus bas: VB = 0. Chute de tension: VA - VB = Vdd - 0 = Vdd, pas -Vdd...... Je commence sérieusement à me demander ce qui cloche... Je veux bien que les électrons sont les électrons, mais ça doit être une histoire de notations qui pose problème, je ne vois pas autrement d'où ça vient. Parce que faire une loi des mailles, je sais le faire, tout comme j'imagine que vous savez le faire. C'est donc forcément une bête histoire de notation.
On est bien d'accord qu'une chute de tension (ce qu'on met à côté des flèches) s'écrit "potentiel haut - potentiel bas" ?

[invite03481543]

C'est tordu tout ça quand même.

La convention la plus courante concernant les tensions est que la flèche va du potentiel le plus élevé vers le potentiel le plus bas

Première nouvelle.

Je comprends par cette phrase que selon vous la pointe indique le potentiel le plus bas (vous représentez sur votre dessin la pointe indiquant la masse).
Pour moi le sens de progression d'une flêche est dans le sens queue-flêche (progression sous entend aller de bas en haut ce qui à fortiori va à l'encontre de votre assertion comme quoi la flêche indique le potentiel le plus bas).

Oui. Potentiel le plus haut de la flèche de gauche: VA = Vdd. Potentiel le plus bas: VB = 0. Chute de tension: VA - VB = Vdd - 0 = Vdd

On est au moins d'accord là dessus.

Maintenant VQ=Vs-Vss, puisque la flêche est dirigée vers le bas cela implique selon votre convention que Vss est à un potentiel inférieur à Vs et que Vgs(M5)=Vdd/2, ça se tient tout ça (en tout cas à cette heure-ci).

Quoiqu'il en soit Vgs(M5)>Vt et M5 est donc toujours saturé.

En même temps 3Vdd/2 pour Vgs(M5) ça faisait beaucoup (trop), j'aurai du me douter qu'il y avait un loup quelque part, je suis allé trop vite.

Bonne nuit.

[fiatlux]

C'est tordu tout ça quand même.

Oui

Pour moi le sens de progression d'une flêche est dans le sens queue-flêche

Idem pour moi.

(progression sous entend aller de bas en haut ce qui à fortiori va à l'encontre de votre assertion comme quoi la flêche indique le potentiel le plus bas).

Mhein ?

Mais bon, puisque apparemment on est enfin arrivés à ce comprendre, je ne cherche plus

Pour M5 et M3 c'est maintenant ok. Une toute dernière question pour M2 et M6: Pour calculer Vgs(M2), on prend Vg = Vss = 0 ou Vg = Vdd = 3.3 ? Car avec l'inverseur : Vss + inverseur = Vdd. Et ce serait plus logique de dire que le potentiel de grille est non nul, sinon comment le transistor conduirait-il ?

Merci à vous. Bonne journée.

[fiatlux]

Oubliez ma dernière question

Merci beaucoup pour votre aide (et votre patience) !

Bonne soirée, a+