一、架構(gòu)總覽
CMOS傳輸門(mén)，作為一種高效的模擬開(kāi)關(guān)，用于傳輸模擬信號(hào)，由一個(gè)PMOS和一個(gè)NMOS管并聯(lián)構(gòu)成。其獨(dú)特的構(gòu)造使其在電子電路中扮演著關(guān)鍵角色。
二、工作原理詳解
（一）基本構(gòu)造與偏置
TP和TN是結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的器件，漏極和源極可互換。假設(shè)開(kāi)啟電壓|VT|為2V，輸入模擬信號(hào)范圍在-5V到+5V之間。為確保襯底與漏源極間的PN結(jié)任何時(shí)候都不正偏，TP的襯底接+5V，TN的襯底接-5V。兩管柵極由互補(bǔ)信號(hào)電壓（+5V和-5V）控制，分別標(biāo)記為C和!C。
（二）工作狀態(tài)分析
斷開(kāi)狀態(tài) ：當(dāng)C端接低電壓-5V時(shí)，TN柵壓為-5V，無(wú)論vI在-5V到+5V范圍內(nèi)取何值，TN均不導(dǎo)通。同時(shí)，TP柵壓為+5V，TP也不導(dǎo)通。此時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
導(dǎo)通狀態(tài) ：當(dāng)C端接高電壓+5V時(shí)，TN柵壓為+5V，若vI在-5V到+3V范圍內(nèi)，TN導(dǎo)通。同時(shí)，TP柵壓為-5V，當(dāng)vI在-3V到+5V范圍內(nèi)，TP導(dǎo)通。進(jìn)一步分析表明：
當(dāng)vI < +3V時(shí)，僅TN導(dǎo)通。
當(dāng)vI > -3V時(shí)，僅TP導(dǎo)通。
當(dāng)vI在-3V到+3V之間時(shí)，TN和TP均導(dǎo)通。
此時(shí)，一管導(dǎo)通程度越深，另一管導(dǎo)通程度相應(yīng)減小。由于兩管并聯(lián)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻近似為常數(shù)，這是CMOS傳輸門(mén)的優(yōu)勢(shì)。正常工作時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻約為數(shù)百歐，與輸入阻抗為兆歐級(jí)的運(yùn)放串接時(shí)，可忽略不計(jì)。
三、電路圖及雙向特性
傳輸門(mén)或模擬開(kāi)關(guān)是一種電子元件，由pMOS和nMOS晶體管組成，控制柵極以互補(bǔ)方式偏置，使兩個(gè)晶體管要么同時(shí)打開(kāi)，要么同時(shí)關(guān)閉。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)A為邏輯1時(shí)，互補(bǔ)邏輯0施加于節(jié)點(diǎn)/A，允許兩個(gè)晶體管在IN到OUT之間傳導(dǎo)信號(hào)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)/A為邏輯0時(shí)，互補(bǔ)邏輯1施加到節(jié)點(diǎn)A，關(guān)閉兩個(gè)晶體管，在IN和OUT節(jié)點(diǎn)上形成高阻抗條件。
原理圖中的IN和OUT標(biāo)簽是任意的，因?yàn)榉崔D(zhuǎn)后電路仍能正常工作，這種設(shè)計(jì)提供了真正的雙向連接，不會(huì)降低輸入信號(hào)。
四、用途與應(yīng)用
傳輸門(mén)通常用作邏輯電路的構(gòu)建模塊，例如D鎖存器或D觸發(fā)器。作為獨(dú)立電路，傳輸門(mén)可以在熱插入或拔出期間將一個(gè)或多個(gè)組件與實(shí)時(shí)信號(hào)隔離。在安全應(yīng)用中，它們可以有選擇地阻止關(guān)鍵信號(hào)或數(shù)據(jù)傳輸。
例如，在圖3中，傳輸門(mén)用于隔離微處理器和存儲(chǔ)器組件之間的I/O總線，以防存儲(chǔ)器被移除。SRAM安裝在可移動(dòng)存儲(chǔ)卡上，DS3690傳輸門(mén)用于隔離通過(guò)連接器路由的各種信號(hào)。SRAM的接地連接通過(guò)連接器反饋，以下拉DS3690芯片使能（/CE）引腳，在安裝存儲(chǔ)卡時(shí)啟用傳輸門(mén)。
CMOS傳輸門(mén)憑借其獨(dú)特的架構(gòu)和工作原理，在電子電路中發(fā)揮著重要作用，其應(yīng)用范圍廣泛，為電路設(shè)計(jì)提供了靈活性和高效性。
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