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チップに隠された知恵：トランスミッションゲートはなぜアナログ信号とデジタル信号を自由に切り替えることができるのか？
現代の電子機器では、トランスミッションゲート (TG) が重要な役割を果たし、デバイスがアナログ信号とデジタル信号をスムーズに切り替えることを可能にします。これは、制御信号の駆動によって電流を効果的に伝導または遮断できるリレーの機能に似ています。したがって、トランスミッションゲートの動作原理とその応用について深く理解することが非常に重要です。
トランスミッションゲート構造
トランスミッション ゲートの基本構造は、n チャネル MOSFET と p チャネル MOSFET の 2 つの電界効果トランジスタ (FET) で構成されます。これは、トランスミッション ゲートではベース端子 (バルク) がソース端子に接続されていないため、従来の電界効果トランジスタとは異なります。この構成により、寄生ベース ダイオードが常に逆バイアスされ、信号の流れに影響を与えないことが保証されます。
トランスミッション ゲートでは、p チャネル MOSFET のベースは正電源に接続され、n チャネル MOSFET のベースは負電源に接続されます。
トランスミッションゲートの機能
制御入力が論理ゼロの場合、n チャネル MOSFET のゲートは負の電圧に保持され、p チャネル MOSFET のゲートはインバータによって正の電圧に駆動されます。この方法では、どちらのトランジスタも導通せず、トランスミッション ゲートは閉じたままになります。逆に、制御入力が論理1の場合、nチャネルMOSFETのゲートは正電圧になり、pチャネルMOSFETのゲートは負電圧になり、両方が導通して信号伝送を実現します。 。トランシーバー設計により、トランスミッションゲートは全電圧範囲にわたって切り替えることができ、幅広いアプリケーションが可能になります。
トランスミッションゲートの応用
電子スイッチ
トランスミッションゲートは、電子スイッチやアナログマルチプレクサで広く使用されています。複数の伝送ゲートの連携により、信号伝送機能と遮断機能を効果的に実現できます。典型的な例としては、アナログ信号とデジタル信号の両方を処理でき、複数のメーカーから市場で入手可能な 4066 クワッド双方向スイッチがあります。
アナログ マルチプレクサ
ミックスドシグナル システムでは、アナログ マルチプレクサによって複数のアナログ入力チャネルを 1 つのアナログ - デジタル コンバータにルーティングできるため、システムの柔軟性と効率が向上します。
論理回路
トランスミッション ゲートは、従来の CMOS プルアップおよびプルダウン ネットワークよりもコンパクトでシリコン実装に適したロジック回路の構築にも使用できます。
負電圧の印加
トランスミッション ゲートを使用して AC 電圧 (オーディオ信号など) を切り替える場合、ベース ダイオードが非導通状態を維持するように、負の電源電圧が最小信号電圧を下回っていることを確認することが重要です。トランスミッション ゲートはロジック電圧レベルへの切り替えが可能ですが、レベル シフターを統合した特別なバージョンも用意されています。 結論トランスミッションゲートのユニークな設計と効率的な機能により、トランスミッションゲートは現代の電子システムに欠かせないコンポーネントとなっています。技術がさらに発展するにつれて、トランスミッションゲートの応用と改善に対する関心は高まり続けるでしょう。今後、この技術は電子製品のデザインや機能をどのように変えていくのでしょうか？
