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Die im Chip verborgene Weisheit: Warum kann das Transmission Gate frei zwischen analogen und digitalen Signalen umschalten?
In modernen elektronischen Geräten spielt das Transmission Gate (TG) eine Schlüsselrolle, da es dem Gerät einen reibungslosen Wechsel zwischen analogen und digitalen Signalen ermöglicht. Dies ähnelt der Funktion eines Relais, das bei Ansteuerung durch ein Steuersignal Strom effektiv leiten oder blockieren kann. Daher ist es sehr wichtig, das Funktionsprinzip des Übertragungsgatters und seine Anwendung gründlich zu verstehen.
Struktur des Übertragungsgates
Die Grundstruktur eines Transmission Gates besteht aus zwei Feldeffekttransistoren (FETs), die n-Kanal- und p-Kanal-MOSFETs sind. Dies unterscheidet sich von einem herkömmlichen Feldeffekttransistor, da bei einem Transmission Gate der Basisanschluss (Bulk) nicht mit dem Source-Anschluss verbunden ist. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die parasitäre Basisdiode immer in Sperrrichtung vorgespannt ist und den Signalfluss nicht beeinflusst.
In einem Übertragungsgatter ist die Basis des p-Kanal-MOSFET mit der positiven Versorgung verbunden, während die Basis des n-Kanal-MOSFET mit der negativen Versorgung verbunden ist.
Funktion des Transmission Gates
Wenn der Steuereingang logisch Null ist, wird das Gate des N-Kanal-MOSFET auf einer negativen Spannung gehalten, während das Gate des P-Kanal-MOSFET durch den Inverter auf eine positive Spannung gesteuert wird. Auf diese Weise leitet keiner der Transistoren und das Übertragungsgatter bleibt geschlossen. Im Gegenteil, wenn der Steuereingang logisch eins ist, wird das Gate des n-Kanal-MOSFET eine positive Spannung, wodurch das Gate des p-Kanal-MOSFET eine negative Spannung annimmt, so dass beide zu leiten beginnen und die Signalübertragung realisieren .Durch das Transceiver-Design kann das Transmission Gate den gesamten Spannungsbereich umschalten und ermöglicht so ein breites Anwendungsspektrum.
Anwendung des Übertragungsgatters
Elektronischer Schalter
Übertragungstore werden häufig in elektronischen Schaltern und analogen Multiplexern verwendet. Durch die Koordination mehrerer Übertragungsgatter können die Signalübertragungs- und Blockierungsfunktionen effektiv realisiert werden. Ein typisches Beispiel ist der Quad-Bidirektionalschalter 4066, der sowohl analoge als auch digitale Signale verarbeiten kann und von verschiedenen Herstellern auf dem Markt erhältlich ist.
Analoger Multiplexer
In Mixed-Signal-Systemen können analoge Multiplexer mehrere analoge Eingangskanäle zu einem einzigen Analog-Digital-Umsetzer leiten und so die Systemflexibilität und -effizienz verbessern.
Logikschaltungen
Übertragungsgatter können auch zum Aufbau von Logikschaltungen verwendet werden, die häufig kompakter sind und sich besser in Silizium implementieren lassen als herkömmliche CMOS-Pull-Up- und Pull-Down-Netzwerke.
Anwendungen mit negativer Spannung
Wenn Sie ein Übertragungsgatter zum Schalten einer Wechselspannung (z. B. eines Audiosignals) verwenden, muss sichergestellt werden, dass die negative Versorgungsspannung unter der minimalen Signalspannung liegt, damit die Basisdiode nichtleitend bleibt. Während die Transmission Gates weiterhin in der Lage sind, logische Spannungspegel zu schalten, sind auch Spezialversionen mit integriertem Pegelwandler erhältlich. AbschlussDas einzigartige Design und die effiziente Funktion des Transmission Gates machen es zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner elektronischer Systeme. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird auch weiterhin ein Interesse an der Anwendung und Verbesserung von Übertragungsgattern bestehen. Wie wird diese Technologie in Zukunft das Design und die Funktionalität elektronischer Produkte weiter verändern?
