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CMOS テクノロジーの奇跡: 電子スイッチで双方向伝送を実現するにはどうすればよいですか?
現代の電子機器では、高速、柔軟、効率的な信号伝送が極めて重要です。新しいタイプの電子スイッチであるトランスミッション ゲート (TG) はリレーのように存在し、信号を双方向に送信する機能を備えており、無数のアプリケーションに革命的な変化をもたらします。
トランスミッションゲートの構造
トランスファー ゲートは 2 つの電界効果トランジスタ (FET) で構成され、CMOS テクノロジーで設計されています。この設計では、PMOS トランジスタと NMOS トランジスタがそれぞれの行と並列に接続され、ソース端子が互いに接続され、ゲート端子がインバータ (NOT ゲート) を介して接続されます。さらに、これらのトランジスタの基板端子は電源に接続されており、寄生基板ダイオードが確実に逆バイアスされ、信号の流れへの干渉が防止されます。
トランスミッション ゲートの PMOS トランジスタは論理「1」を強力に送信できますが、NMOS トランジスタは論理「0」の送信に重点を置いています。
トランスミッションゲートの機能
トランスミッション ゲートの動作は制御入力信号に依存します。制御入力が論理 0 の場合、NMOS トランジスタも PMOS トランジスタも導通せず、トランスファー ゲートは閉じた状態のままになります。制御信号がロジック 1 になると、NMOS が導通を開始し、トランスミッション ゲートが動作し始めます。
この設計により、さまざまな電圧範囲で信号の流れを自由に制御できるようになり、電子システムの柔軟性が大幅に向上します。
アプリケーション シナリオ
電子スイッチ
電子スイッチの実装では、トランスミッション ゲートがアナログ マルチプレクサで広く使用されています。 4066 タイプの 4 方向双方向スイッチを例に挙げると、このデバイスはさまざまなアナログおよびデジタル信号を処理でき、多くのメーカーから発売されています。
アナログ マルチプレクサ
多くのミックスドシグナル システムでは、アナログ マルチプレクサを使用して複数のアナログ入力チャンネルを単一のアナログ - デジタル コンバータにルーティングし、システム全体の効率を向上させます。
論理回路
論理回路設計では、トランスミッション ゲートを従来の CMOS プルアップおよびプルダウン ネットワークに置き換えることもできます。この革新的なアプローチにより、安全性とコンパクトさの点で利点のある回路設計が可能になります。
負電圧の印加
トランスミッション ゲートは、従来のデジタル信号に加えて、オーディオ信号などの交流電圧の存在下でも切り替えることができます。ただし、この場合、基板ダイオードが導通しないように、負の電源電圧は最小信号電圧よりも低くなければなりません。
トランスミッション ゲートを使用する 4053 標準チップは、オーディオ アンプのアナログ入力選択に一般的に使用されており、その柔軟性と機能性が実証されています。
未来に目を向ける
テクノロジーの進歩に伴い、CMOS テクノロジーとトランスミッション ゲートの応用は、より複雑なシステムやシナリオに拡大し続けます。信号処理のパフォーマンスと効率をさらに向上させるために、将来的にはさらに高度なトランスミッション ゲート設計が登場するのでしょうか?
