MOSFET的輸出特性在原點附近呈線性對稱關系,因而它們常用作模擬開關。模擬開關廣泛地用于取樣——保持電路、斬波電路、模數和數模轉換電路等。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。CMOS傳輸門由一個P溝道和一個N溝道增強型MOSFET并聯而成,如上圖所示。TP和TN是結構對稱的器件,它們的漏極和源極是可互換的。設它們的開啟電壓|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C端接低電壓-5V時TN的柵壓即為-5V,vI取-5V到+5V范圍內的任意值時,TN均不導通。同時,TP的柵壓為+5V
,TP亦不導通。可見,當C端接低電壓時,開關是斷開的。
為使開關接通,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,TN導通。同時TP的棚壓為-5V ,vI在-3V到+5V的范圍內TP將導通。
由上分析可知,當vI<-3V時,僅有TN導通,而當vI>+3V時,僅有TP導通當vI在-3V到+3V的范圍內,TN和TP兩管均導通。進一步分析
還可看到,一管導通的程度愈深,另一管的導通程度則相應地減小。換句話說,當一管的導通電阻減小,則另一管的導通電阻就增加。由于兩管系并聯運行,可近似地認為開關的導通電阻近似為一常數。這是CMOS傳輸出門的優點。
在正常工作時,模擬開關的導通電阻值約為數百歐,當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之外,也可作為各種邏輯電路的基本單元電路。
評論
查看更多