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多重信號路由的藝術：傳輸閘如何成為模擬多路復用器的心臟？
在現代電子設備中，傳輸閘（Transmission Gate，TG）像是行動中的藝術家，不斷地在電子世界中切換和傳輸信號。傳輸閘是一種基於CMOS技術的開關，能夠在雙向中導通或阻止信號，並且其控制信號的電壓範圍幾乎無限制。這項技術的獨特之處，使其成為所有模擬多路復用器的核心。
傳輸閘的結構
傳輸閘的本質是一種由兩個電場效應晶體管構成的開關，這兩個晶體管分別是n型MOSFET和p型MOSFET。這兩種晶體管以平行的方式連接著，它們的源極和漏極相連，而閘級由反相器連接形成控制端。
與傳統的獨立晶體管不同，傳輸閘的基極端子（substrate terminal）並未與源極端子內部連接，這一點極大地提高了其性能。
傳輸閘的功能
在控制信號為邏輯零（負電壓）時，n型MOSFET的閘極也為負電壓，而p型MOSFET的閘極則因反相器作用而為正電壓。這樣一來，兩個晶體管均不會導通，從而讓傳輸閘關閉。而當控制信號為邏輯一時，n型MOSFET便導通，實現信號的傳輸。
透過這種控制，傳輸閘能夠在整個電壓範圍內穩定地工作，這使其在各類應用中表現優異。
傳輸閘的應用
電子開關
傳輸閘在電子開關的實現中發揮著重要作用，特別是在各類變換開關和多路復用器中的應用，其典型例子如4066四路“雙向開關”。這些開關可處理模擬或數位信號，在市場上有巡多家廠商提供。
模擬多路復用器
在許多混合信號系統中，模擬多路復用器用於將多個模擬輸入通道路由到單一的模擬-數位轉換器，這對於資料的準確轉換是不可或缺的。
邏輯電路
傳輸閘還能用來構建邏輯電路，這些電路取代了傳統的CMOS上拉和下拉網絡。傳輸閘的隨機性和緊湊性使得它們特別適合於矽實現的場合。
負電壓
在切換交變電壓（比如音頻信號）時，負電源電壓必須低於最低信號潛能，以確保基極二極管保持不導通。儘管傳輸閘仍可切換邏輯電壓水平，但有一些特別版本集成了電平轉換器，以滿足更為複雜的應用需求。
結語
傳輸閘的多功能性使其成為了現代電子設計中不可或缺的重要元件。隨著技術的進步，其在各領域的應用愈發廣泛，營造出更加高效、精密的電子信號處理能力。而未來，隨著電子技術的持續演變，傳輸閘是否仍能保持其在多路復用中的核心地位呢？
