ソース接地増幅回路の入出力伝達特性をデジタル回路として使うことを 考えよう。 図3.9に示すように、伝達特性のグラフに「入力=出力」の 直線を書き入れる。 その交点の「入力電位=出力電位」の電位を論理閾値電位という。 この電位より少しでも低い電位を論理0と考え、少しでも高い電位を論理1と 考える。 入力に 0 側の電位を入れると、出力は当然1側の電位が出てくる。 逆に、入力に 1 側の電位を入れると、出力は 0 側の電位が出てくる。 つまり、入力と出力の 0 と 1 が反転する。
こうした回路はNOTゲートあるいはインバータ (反転器、Inverter) と呼ばれ、 デジタル回路の基礎となっている。 入出力伝達特性の勾配がきついため、入力が論理閾値に極めて近くても、出力は 論理閾値からかなりはずれ、より決定的な値になる。 一般に論理回路は多段にして使われることが多い。 この性質は段数が増えるほど、論理が正確になっていくことを保証している。 このようにデジタル回路でも、論理閾値付近の増幅率が1以上であることが 必要である。
一般に、こうした動作が保証されるのは、伝達関数が 単調減少であるだけでなく、論理 0 に対応する電圧から論理閾値までの 入力電圧に対しては、利得 -1 の直線より必ず上にくること、論理閾値から 論理 1 に対応する入力電圧に対しては、利得 -1 の直線より必ず 下にくることが要請される。 n-MOS インバータでは、入力電圧が最大付近で、一部この条件が破られており、 その結果、入力が論理 1 の場合、出力は 0 より若干大きめになる。 幸いにして、この若干大きめの出力は、再びインバータを通すことにより、 論理 1 に戻せるため、実用的な回路では問題にならない。
