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칩에 숨겨진 지혜: 전송 게이트가 아날로그와 디지털 신호 사이를 자유롭게 전환할 수 있는 이유는 무엇일까?
현대 전자 장치에서는 전송 게이트(TG)가 핵심 역할을 하며, 장치가 아날로그와 디지털 신호 간을 원활하게 전환할 수 있도록 합니다. 이는 제어 신호에 따라 전류를 효과적으로 전달하거나 차단할 수 있는 릴레이의 기능과 유사합니다. 따라서 전송 게이트의 작동 원리와 그 응용 프로그램을 깊이 이해하는 것이 매우 중요합니다.
전송 게이트 구조
전송 게이트의 기본 구조는 n채널과 p채널 MOSFET인 두 개의 전계 효과 트랜지스터(FET)로 구성됩니다. 이것은 기존의 전계효과 트랜지스터와 다릅니다. 전송 게이트에서는 베이스 단자(벌크)가 소스 단자에 연결되지 않기 때문입니다. 이러한 구성은 기생 베이스 다이오드가 항상 역방향 바이어스되고 신호 흐름에 영향을 미치지 않도록 보장합니다.
전송 게이트에서 p채널 MOSFET의 베이스는 양극 전원에 연결되고, n채널 MOSFET의 베이스는 음극 전원에 연결됩니다.
전송 게이트의 기능
제어 입력이 논리 0인 경우, n채널 MOSFET의 게이트는 음의 전압으로 유지되고, p채널 MOSFET의 게이트는 인버터에 의해 양(+)의 전압으로 구동됩니다. 이렇게 하면 두 트랜지스터 모두 전도되지 않고 전송 게이트는 닫힌 상태로 유지됩니다. 반면 제어 입력이 논리 1일 때 n채널 MOSFET의 게이트는 양전압이 되어 p채널 MOSFET의 게이트가 음전압이 되어 둘 다 전도를 시작하여 신호 전송을 실현한다. .송신기 설계를 통해 전송 게이트는 전체 전압 범위를 전환하여 광범위한 응용 분야에 활용할 수 있습니다.
전송게이트의 응용
전자 스위치
전송 게이트는 전자 스위치와 아날로그 멀티플렉서에 널리 사용됩니다. 다중 전송 게이트의 조정을 통해 신호 전송 및 차단 기능을 효과적으로 실현할 수 있습니다. 대표적인 예로는 아날로그와 디지털 신호를 모두 처리할 수 있는 4066 쿼드 양방향 스위치가 있으며, 여러 제조업체에서 시중에서 판매되고 있습니다.
아날로그 멀티플렉서
혼합 신호 시스템에서 아날로그 멀티플렉서는 여러 아날로그 입력 채널을 단일 아날로그-디지털 변환기로 라우팅하여 시스템의 유연성과 효율성을 향상할 수 있습니다.
논리 회로
전송 게이트는 논리 회로를 구축하는 데 사용될 수도 있으며, 이러한 논리 회로는 기존 CMOS 풀업 및 풀다운 네트워크보다 더욱 컴팩트하고 실리콘 구현에 더 적합합니다.
음전압 응용
전송 게이트를 사용하여 AC 전압(예: 오디오 신호)을 전환하는 경우 베이스 다이오드가 비전도 상태를 유지하도록 음의 공급 전압이 최소 신호 전압보다 낮은지 확인하는 것이 중요합니다. 전송 게이트는 여전히 논리 전압 레벨로 전환할 수 있지만, 레벨 시프터가 통합된 특수 버전도 제공됩니다. 결론전송 게이트의 독특한 디자인과 효율적인 기능은 이를 현대 전자 시스템에 없어서는 안 될 구성 요소로 만들었습니다. 기술이 더욱 발전함에 따라 전송 게이트의 응용 및 개선에 대한 관심은 계속될 것입니다. 앞으로 이 기술은 전자제품의 디자인과 기능을 어떻게 더욱 변화시킬까요?
