基于NMOS與PMOS晶體管構(gòu)成的傳輸門講解

傳輸門是由外部施加的邏輯電平控制的NMOS和PMOS晶體管組成的雙向開關(guān)。

傳輸門

將PMOS和NMOS器件并聯(lián)連接在一起我們可以創(chuàng)建一個(gè)基本的雙邊CMOS開關(guān)，通常稱為“傳輸門”。注意，傳輸門與傳統(tǒng)的CMOS邏輯門完全不同，因?yàn)閭鬏旈T是對(duì)稱的，或雙邊的，即輸入和輸出是可互換的。

這個(gè)雙邊操作顯示在下面的傳輸門符號(hào)中，它顯示了兩個(gè)指向相反方向的疊加三角形，表示兩個(gè)信號(hào)方向。

CMOS傳輸門

兩個(gè)MOS晶體管與NMOS和PMOS的柵極之間使用的反相器并聯(lián)連接，以提供兩個(gè)互補(bǔ)的控制電壓。當(dāng)輸入控制信號(hào)V C 為低電平時(shí)，NMOS和PMOS晶體管都截止，開關(guān)打開。當(dāng)V C 為高電平時(shí)，兩個(gè)器件都被偏置為導(dǎo)通，開關(guān)閉合。

因此當(dāng)V C <時(shí)，傳輸門充當(dāng)“閉合”開關(guān)/ sub> = 1，而當(dāng)V C = 0作為電壓控制開關(guān)工作時(shí)，門用作“開路”開關(guān)。指示PMOS FET柵極的符號(hào)氣泡。

傳輸門布爾表達(dá)式

與傳統(tǒng)邏輯門一樣，我們可以使用真值來(lái)定義傳輸門的操作表和布爾表達(dá)式如下。

傳輸門真值表

從上面的真值表我們可以看出，B處的輸出不僅依賴于輸入A的邏輯電平，還依賴于存在的邏輯電平。控制輸入。

因此，B的邏輯電平值被定義為A AND Control，它給出了傳輸門的布爾表達(dá)式：

B = A.Control

由于傳輸門的布爾表達(dá)式包含邏輯AND功能，因此可以使用標(biāo)準(zhǔn)的2輸入AND門實(shí)現(xiàn)此操作，其中一個(gè)輸入是數(shù)據(jù)輸入，而另一個(gè)是控制輸入，如圖所示。

和門實(shí)現(xiàn)

關(guān)于傳輸門，單個(gè)NMOS或其他兩個(gè)要考慮的問(wèn)題單個(gè)PMOS本身可以用作CMOS開關(guān)，但兩個(gè)晶體管并聯(lián)的組合具有一些優(yōu)點(diǎn)。FET溝道是電阻性的，因此兩個(gè)晶體管的導(dǎo)通電阻有效地并聯(lián)連接。

作為FET導(dǎo)通電阻是柵極 - 源極電壓的函數(shù)，V GS ，當(dāng)一個(gè)晶體管由于柵極驅(qū)動(dòng)而變得較不導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)晶體管接管并變得更導(dǎo)通。因此，兩個(gè)導(dǎo)通電阻（低至2或3Ω）的組合值與單個(gè)開關(guān)晶體管本身的情況相比或多或少保持不變。

傳輸門導(dǎo)通電阻

小結(jié)

連接P溝道FET（PMOS）和N溝道FET（NMOS），我們可以創(chuàng)建一個(gè)固態(tài)開關(guān)，使用邏輯電平電壓進(jìn)行數(shù)字控制，通常稱為“傳輸”門“。

傳輸門，（TG）是雙向開關(guān)，其中任何一個(gè)端子都可以是輸入或輸出。除輸入和輸出端子外，傳輸門還有一個(gè)稱為控制的第三個(gè)連接，其中控制輸入將門的開關(guān)狀態(tài)確定為開路或閉路（NO / NC）開關(guān)。

此輸入通常由數(shù)字邏輯信號(hào)驅(qū)動(dòng)，該信號(hào)在地（0V）和設(shè)定的直流電壓（通常為VDD）之間切換。當(dāng)控制輸入為低電平（控制= 0）時(shí)，開關(guān)打開，當(dāng)控制輸入為高電平（控制= 1）時(shí)，開關(guān)閉合。

傳輸門的作用類似于電壓控制開關(guān)，作為開關(guān)，CMOS傳輸門可用于切換通過(guò)全范圍電壓（從0V到V DD ）的模擬和數(shù)字信號(hào)。

在單個(gè)柵極內(nèi)將NMOS和PMOS晶體管組合在一起意味著NMOS晶體管將傳輸良好的邏輯“0”但是差的邏輯“1”，而PMOS晶體管傳輸良好的邏輯“1”但是邏輯“0”。因此，將NMOS晶體管與PMOS晶體管并聯(lián)連接可提供單個(gè)雙向開關(guān)，為單個(gè)輸入邏輯電平控制的CMOS邏輯門提供高效的輸出驅(qū)動(dòng)能力。