MOSFET的輸出特性在原點附近呈線性對稱關(guān)系,因而它們常用作模擬開關(guān)。模擬開關(guān)廣泛地用于取樣——保持電路、斬波電路、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等。下面著重介紹CMOS傳輸門。
所謂傳輸門(TG)就是一種傳輸模擬信號的模擬開關(guān)。CMOS傳輸門由一個P溝道和一個N溝道增強型MOSFET并聯(lián)而成,如上圖所示。TP和TN是結(jié)構(gòu)對稱的器件,它們的漏極和源極是可互換的。設(shè)它們的開啟電壓|VT|=2V且輸入模擬信號的變化范圍為-5V到+5V 。為使襯底與漏源極之間的PN結(jié)任何時刻都不致正偏 ,故TP的襯底接+5V電壓,而TN的襯底接-5V電壓 。兩管的柵極由互補的信號電壓(+5V和-5V)來控制,分別用C和表示。
傳輸門的工作情況如下:當(dāng)C端接低電壓-5V時TN的柵壓即為-5V,vI取-5V到+5V范圍內(nèi)的任意值時,TN均不導(dǎo)通。同時,TP的柵壓為+5V
,TP亦不導(dǎo)通??梢?,當(dāng)C端接低電壓時,開關(guān)是斷開的。
為使開關(guān)接通,可將C端接高電壓+5V。此時TN的柵壓為+5V ,vI在-5V到+3V的范圍內(nèi),TN導(dǎo)通。同時TP的棚壓為-5V ,vI在-3V到+5V的范圍內(nèi)TP將導(dǎo)通。
由上分析可知,當(dāng)vI<-3V時,僅有TN導(dǎo)通,而當(dāng)vI>+3V時,僅有TP導(dǎo)通當(dāng)vI在-3V到+3V的范圍內(nèi),TN和TP兩管均導(dǎo)通。進(jìn)一步分析
還可看到,一管導(dǎo)通的程度愈深,另一管的導(dǎo)通程度則相應(yīng)地減小。換句話說,當(dāng)一管的導(dǎo)通電阻減小,則另一管的導(dǎo)通電阻就增加。由于兩管系并聯(lián)運行,可近似地認(rèn)為開關(guān)的導(dǎo)通電阻近似為一常數(shù)。這是CMOS傳輸出門的優(yōu)點。
在正常工作時,模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻值約為數(shù)百歐,當(dāng)它與輸入阻抗為兆歐級的運放串接時,可以忽略不計。
CMOS傳輸門除了作為傳輸模擬信號的開關(guān)之外,也可作為各種邏輯電路的基本單元電路。
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