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La saggezza nascosta nel chip: perché la porta di trasmissione può commutare liberamente tra segnali analogici e digitali?
Nei moderni dispositivi elettronici, la porta di trasmissione (TG) svolge un ruolo fondamentale, consentendo al dispositivo di commutare agevolmente tra segnali analogici e digitali. Questa funzione è simile a quella di un relè, che può efficacemente condurre o bloccare la corrente sotto l'azione di un segnale di controllo. Pertanto è molto importante avere una conoscenza approfondita del principio di funzionamento della porta di trasmissione e della sua applicazione.
Struttura del cancello di trasmissione
La struttura di base di una porta di trasmissione è costituita da due transistor a effetto di campo (FET), che sono MOSFET a canale n e a canale p. Ciò è diverso da un transistor a effetto di campo convenzionale perché in un gate di trasmissione il terminale di base (bulk) non è collegato al terminale sorgente. Questa configurazione garantisce che il diodo di base parassita sia sempre polarizzato inversamente e non influenzi il flusso dei segnali.
In una porta di trasmissione, la base del MOSFET a canale p è collegata all'alimentazione positiva, mentre la base del MOSFET a canale n è collegata all'alimentazione negativa.
Funzione della porta di trasmissione
Quando l'ingresso di controllo è logico zero, il gate del MOSFET a canale n viene mantenuto a una tensione negativa, mentre il gate del MOSFET a canale p viene portato a una tensione positiva dall'inverter. In questo modo nessuno dei due transistor conduce e la porta di trasmissione rimane chiusa. Al contrario, quando l'ingresso di controllo è logico uno, il gate del MOSFET a canale n diventa una tensione positiva, facendo sì che il gate del MOSFET a canale p diventi una tensione negativa, in modo che entrambi inizino a condurre e realizzino la trasmissione del segnale. .Grazie alla progettazione del ricetrasmettitore, la porta di trasmissione può commutare l'intero intervallo di tensione, consentendo un'ampia gamma di applicazioni.
Applicazione della porta di trasmissione
Interruttore elettronico
Le porte di trasmissione sono ampiamente utilizzate negli switch elettronici e nei multiplexer analogici. Grazie al coordinamento di più porte di trasmissione, è possibile realizzare in modo efficace le funzioni di trasmissione e blocco del segnale. Un esempio tipico è lo switch bidirezionale quad 4066, che può gestire sia segnali analogici che digitali ed è disponibile sul mercato da diversi produttori.
Multiplexer analogico
Nei sistemi a segnale misto, i multiplexer analogici possono instradare più canali di ingresso analogici verso un singolo convertitore analogico-digitale, migliorando così la flessibilità e l'efficienza del sistema.
Circuiti logici
Le porte di trasmissione possono essere utilizzate anche per realizzare circuiti logici che sono spesso più compatti e più adatti all'implementazione su silicio rispetto alle tradizionali reti pull-up e pull-down CMOS.
Applicazioni di tensione negativa
Quando si utilizza un gate di trasmissione per commutare una tensione CA (ad esempio un segnale audio), è importante assicurarsi che la tensione di alimentazione negativa sia inferiore alla tensione minima del segnale, per garantire che il diodo di base rimanga non conduttivo. Sebbene le porte di trasmissione siano ancora in grado di commutare su livelli di tensione logici, sono disponibili anche versioni speciali con uno shifter di livello integrato. ConclusioneIl design unico e il funzionamento efficiente della porta di trasmissione la rendono un componente indispensabile nei moderni sistemi elettronici. Con l'ulteriore sviluppo della tecnologia, continuerà a esserci interesse nell'applicazione e nel miglioramento delle porte di trasmissione. In futuro, come cambierà ulteriormente questa tecnologia il design e la funzionalità dei prodotti elettronici?
