代码收藏家技术教程 2022-12-31

CMOS传输门：精巧的技术工艺

一、什么是CMOS传输门

将MOS管的源极和衬底之间的连线断开，这样MOS管的源极和漏极就能互换使用，利用PMOS管和NMOS管的互补特性，将这俩个异性MOS管对称排列起来，PMOS管的衬底接入高电平，NMOS管的衬底接入0V压降，将俩个MOS管的栅极作为控制端，分别接入一对互为反相的控制信号C与C非，这样通过控制栅极与衬底之间的电位差，就可以控制导电沟道的阻值。

将俩个MOS管的源极直接相连做为输入端子，漏极连接在一起做为输出端子，由于这种MOS管的漏极和源极完全可以互换使用，因而这种电路的输入端与输出端也可以互换，这就是具有信号传输双向特性的CMOS传输门，简称TG门

二、CMOS传输门的工作原理

当C端接入低电平，C非端接入高电平的时候

俩个MOS管栅极与衬底之间的压差为0V压降，因而没有导电沟道产生，NMOS管和PMOS管此时都处于截止状态，传输门的输入与输出端之间呈现高阻态，传输门截止

，当C端接入高电平，C非端接入低电平的时候

NMOS管的栅极与衬底之间的压差高于3V的开启压降，而PMOS管的栅极与衬底之间的压差低于-3V的开启压降，所以俩个MOS管都有导电沟道产生

当输入电压是在0~7V的时候，NMOS管的栅极与源极之间的电位差大于3V开启压降，因此电子型导电沟道不会出现夹断，NMOS管导通

当输入电压是在3~10V的时候，PMOS管的栅极与源极之间的电位差低于-3V开启压降，空穴型导电沟道不会出现夹断，PMOS管导通

由此可知，当输入电压在0~10V变化时，总有一个MOS管会处于导通状态，电路的输入和输出之间呈现低阻状态，传输门相当于导通

CMOS传输门不仅可以传递数字信号，还可以传输连续变化的模拟信号，在工程应用中，一般要求传输端输出门的对地负载阻值要远远大于传输门的导通电阻，这是因为传输门输出的电压，实际上是导通电阻和负载电阻对输入信号的分压值

三、CMOS传输门的开关功能

利用CMOS反相器为传输门的控制端提供一对互补的控制信号，这种电路结构实现了可控单刀单掷开关的功能，因而被称为双向模拟开关，图中符号EN端子称为模拟开关的控制端，当使能端接入高电平的时候，控制开关闭合，使能端接入低电平信号的时候，控制开关处于断开的状态。

四、集成模拟开关

CC4066是集成模拟开关，内部集成了四个独立的可控双向开关，在供电电源VDD=15V的条件下，开关的导通电阻很小，小于240欧姆

CC4051是集成的八路模拟开关，其内部可以等效为，由数字信号控制的单刀多掷的开关电路，具有低导通阻抗以及极低的截止漏电流

集成芯片由三个二进制端子A、B、C组成以及一个禁止输入端，禁止端的控制级别最高，当禁止端接入高电平的时候，所有的通道都处于截止状态，当禁止端接入低电平的时候，开关的状态才会收到A,B,C三个二进制数码的控制，三个二进制数码对应八个最小项，每个最小项控制一路模拟开关，由最小项的性质可知，任意时刻只能有一个最小项控制有效，能够选择八路开关中的一个通道，将这个通道的信号传递到公共输出端子中

CC4051常用于多路数据采集系统的电路设计