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傳輸門

鎖定
CMOS傳輸門(Transmission Gate)是一種既可以傳送數字信號又可以傳輸模擬信號的可控開關電路。CMOS傳輸門由一個PMOS和一個NMOS管並聯構成,其具有很低的導通電阻(幾百歐)和很高的截止電阻(大於10^9歐)。 [1] 
中文名
傳輸門
外文名
Transmission Gate
產品類型
可控開關電路

傳輸門基本定義

圖1 圖1
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並聯而成,如圖1所示。

傳輸門工作原理

圖2 圖2
TP和TN是結構對稱的器件,它們的漏極源極是可互換的。設它們的開啓電壓|VT|=2V且輸入模擬信號的變化範圍為-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!C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範圍內的任意值時,TN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的範圍內,TN導通。同時TP的棚壓為-5V,vI在-3V到+5V的範圍內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的範圍內,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。換句話説,當一管的導通電阻減小,則另一管的導通電阻就增加。由於兩管系並聯運行,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。

傳輸門邏輯功能

MOSFET輸出特性在原點附近呈線性對稱關係,因而它們常用作模擬開關。模擬開關廣泛地用於取樣——保持電路、斬波電路、模數和數模轉換電路等。在數字邏輯電路設計中,傳輸門左端為輸入,右端為輸出,上端C反、下端C為控制端,當C反為0,C為1時TG門開通,此時右端輸出out=左端輸入in。

傳輸門TTL傳輸門

用一對極性相反的三極管也能構成傳輸門。
如圖3所示,若P=0,N=1:
當A作為輸入端且為高電平時,信號從上面的三極管傳輸到B端輸出(P端三極管導通);若A為低電平,則通過下面的三極管送到B端(N端三極管導通)。
當B作為輸入端且為高電平時,信號從下面的三極管送到A端輸出(N端三極管導通);若為低電平,則從上面的三極管傳輸到A端(P端三極管導通)。
若P=1,N=0,則兩個三極管都截止,此時A、B之間相當於斷開的開關。
因為是P=0,N=1時打開傳輸門,所以畫出的電路符號上是P上有小圓圈,N上沒有。
圖3:TTL傳輸門 圖3:TTL傳輸門
參考資料
  • 1.    夏徵農,陳至立主編;幹福熹編,大辭海 信息科學卷,上海辭書出版社,2015.12,第204頁