CMOS传输门(Transmission Gate)是一种既可以传送
数字信号又可以传输
模拟信号的可控
开关电路。CMOS传输门由一个PMOS和一个NMOS管并联构成,其具有很低的
导通电阻(几百欧)和很高的截止电阻(大于10^9欧)。
所谓传输门(TG)就是一种传输模拟信号的模拟
开关。
CMOS传输门由一个P
沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成,如图1所示。
TP和TN是结构对称的
器件,它们的
漏极和
源极是可互换的。设它们的
开启电压|VT|=2V且输入
模拟信号的变化范围为-5V到+5V。为使衬底与漏源极之间的
PN结任何时刻都不致正偏,故TP的衬底接+5V电压,而TN的衬底接-5V电压。两管的栅极由互补的信号电压(+5V和-5V)来控制,分别用C和!C表示。传输门的工作情况如下:当C
端接低电压-5V时TN的栅压即为-5V,vI取-5V到+5V范围内的任意值时,TN不
导通。同时、TP的栅压为+5V,TP亦不导通。可见,当C端接低电压时,开关是断开的。为使开关接通,可将C端接
高电压+5V。此时TN的栅压为+5V,vI在-5V到+3V的范围内,TN导通。同时TP的棚压为-5V,vI在-3V到+5V的范围内TP将导通。由上分析可知,当vI<+3V时,仅有TN导通,而当vI>-3V时,仅有TP导通当vI在-3V到+3V的范围内,TN和TP两管均导通。进一步分析还可看到,一管导通的程度愈深,另一管的导通程度则相应地减小。换句话说,当一管的
导通电阻减小,则另一管的导通电阻就增加。由于两管系
并联运行,可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是
CMOS传输出门的优点。在正常工作时,模拟开关的导通电阻值约为数百欧,当它与
输入阻抗为兆欧级的运放串接时,可以忽略不计。
MOSFET的
输出特性在原点附近呈线性
对称关系,因而它们常用作模拟开关。
模拟开关广泛地用于取样——保持电路、
斩波电路、模数和
数模转换电路等。在数字逻辑电路设计中,传输门左端为输入,右端为输出,上端C反、下端C为控制端,当C反为0,C为1时TG门开通,此时右端输出out=左端输入in。
当A作为输入端且为
高电平时,信号从上面的三极管传输到B端输出(P端三极管导通);若A为
低电平,则通过下面的三极管送到B端(N端三极管导通)。