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CMOS技术的奇迹：如何让电子开关实现双向传输？
在现代电子设备中，快速、灵活和高效的信号传输至关重要。传输闸（Transmission Gate，TG）作为一种新型的电子开关，例如继电器般的存在，具备了双向传输信号的能力，为无数应用带来了革命性的变化。
传输闸的结构
传输闸由两个场效应晶体管（FET）组成，并以CMOS技术设计。在这种设计中，PMOS和NMOS晶体管并联连接，各自的排和源端子连接在一起，而其闸端子则通过反相器（NOT gate）连接。此外，这些晶体管的基板端子与供电电源相连，以确保寄生基板二极体反向偏置，以防止对信号流造成影响。
传输闸的PMOS晶体管能强力传送逻辑“1”，而NMOS晶体管则专注于传送逻辑“0”。
传输闸的功能
传输闸的运作依赖于控制输入信号。在控制输入为逻辑零时，NMOS和PMOS晶体管都不会导通，从而使传输闸处于关闭状态。而当控制信号转为逻辑一时，NMOS开始导通，传输闸便开始工作。
这一设计确保了在不同的电压范围内都能自如控制信号流，显著提升了电子系统的灵活性。
应用场景
电子开关
在电子开关的实现上，传输闸被广泛应用于模拟多路复用器（analog multiplexers）。以4066型的四路双向开关为例，该设备能够处理各种模拟及数字信号，并得到了许多厂商的推出。
模拟多路复用器
许多混合信号系统中，模拟多路复用器用于将多个模拟输入通道路由到单个模拟数字转换器，提升了整体系统的效率。
逻辑电路
在逻辑电路设计中，传输闸同样可以取代传统的CMOS上拉和下拉网络。这种创新方法能使得电路设计在安全和紧凑性方面更具优势。
负电压应用
除了常规的数字信号外，传输闸还能在交变电压（如音频信号）的情况下进行开关。不过，在这种情况下，负电源电压必须低于最低信号电压，以确保基板二极体不会导通。
使用传输闸的4053标准芯片，常用于音频放大器的模拟输入选择，展示了其弹性和功能。
展望未来
随着科技的进步，CMOS技术以及传输闸的应用将不断扩展至更复杂的系统和场景。未来我们是否会看到更先进的传输闸设计，进一步提高信号的处理性能和效率?
