1.傳輸門基本原理
所謂傳輸門(tg)就是一種傳輸模擬信號的模擬開關(guān)。cmos傳輸門由一個(gè)p溝道和一個(gè)n溝道增強(qiáng)型mos管并聯(lián)而成,如圖1是它的代表符號。tp和tn是結(jié)構(gòu)對稱的器件,它們漏極和源極是可互換的。設(shè)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(jié)任何時(shí)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(bǔ)的信號電壓(+5v和-5v)來控制,分別用 表示。
(а)電路
(ь)代表符號
圖1 cmos傳輸門
傳輸門的工作情況如下:當(dāng)c端接低電平(-5v)時(shí),tn的柵壓為-5v,ui在-5v到+5v范圍內(nèi)的任意值,tn均不導(dǎo)通。同時(shí),tp的柵壓為+5v,ui在-5v到+5v范圍內(nèi)的任意值,tp亦均不導(dǎo)通??梢?,當(dāng)c端接低平時(shí),開關(guān)是斷開的。
為使開關(guān)接通,可將c端接高電平(+5v)。此時(shí)tn的柵壓為+5v,ui在-5v到+3v的范圍內(nèi),tn導(dǎo)通。同時(shí),tp的柵壓為-5v,ui在-3v到+5v的范圍內(nèi)tp將導(dǎo)通。
由上分析可知,當(dāng)ui<-3v時(shí),僅有tn導(dǎo)通,而當(dāng)ui>+3v時(shí),僅有tp導(dǎo)通。當(dāng)ui在-3v到+3v的范圍內(nèi),tn和tp兩管均導(dǎo)通。進(jìn)一步分析還可看到,一管導(dǎo)通的程度愈深,另一管的導(dǎo)通程度則相應(yīng)地減小。換句話說,當(dāng)一管導(dǎo)通電阻減少,則另一管的導(dǎo)通電阻就增加。由于兩管系并聯(lián)運(yùn)行,可近似認(rèn)為開關(guān)的導(dǎo)能電阻近似為一常數(shù)。這是cmos傳輸門的優(yōu)點(diǎn)。圖2為cc4016的邏輯圖和外引線排列圖。
(a) 邏輯圖
(b) 外引線排列圖
圖2四聯(lián)雙向開關(guān)cc4016
2.傳輸門的應(yīng)用
(1)門控振蕩器
如圖3所示,當(dāng)c為1時(shí),tg導(dǎo)通電路振蕩,vo輸出矩形波;當(dāng)c為o時(shí),tg截止,電路停止振蕩。
(2)程控脈沖振蕩器
如果要獲得不同頻率矩形波可采用如圖4所示的電路,只要對a、b、c加入不同的電平控制,即可獲得不同頻率的矩形波。
圖3 門控振蕩器
圖4程控脈沖振蕩器
(3)程控運(yùn)算放大器
傳輸門可以傳輸數(shù)字信號,也可以傳輸模擬信號,在運(yùn)算放大器的反饋部分采用程控方式,可以改變放大器的電壓放大倍數(shù)。如圖5程控放大器
圖5程控放大器