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CMOS技術的奇蹟：如何讓電子開關實現雙向傳輸？
在現代電子設備中，快速、靈活和高效的信號傳輸至關重要。傳輸閘（Transmission Gate，TG）作為一種新型的電子開關，例如繼電器般的存在，具備了双向傳輸信號的能力，為無數應用帶來了革命性的變化。
傳輸閘的結構
傳輸閘由兩個場效應晶體管（FET）組成，並以CMOS技術設計。在這種設計中，PMOS和NMOS晶體管並聯連接，各自的排和源端子連接在一起，而其閘端子則通過反相器（NOT gate）連接。此外，這些晶體管的基板端子與供電電源相連，以確保寄生基板二極體反向偏置，以防止對信號流造成影響。
傳輸閘的PMOS晶體管能強力傳送邏輯“1”，而NMOS晶體管則專注於傳送邏輯“0”。
傳輸閘的功能
傳輸閘的運作依賴於控制輸入信號。在控制輸入為邏輯零時，NMOS和PMOS晶體管都不會導通，從而使傳輸閘處於關閉狀態。而當控制信號轉為邏輯一時，NMOS開始導通，傳輸閘便開始工作。
這一設計確保了在不同的電壓範圍內都能自如控制信號流，顯著提升了電子系統的靈活性。
應用場景
電子開關
在電子開關的實現上，傳輸閘被廣泛應用於模擬多路復用器（analog multiplexers）。以4066型的四路雙向開關為例，該設備能夠處理各種模擬及數字信號，並得到了許多廠商的推出。
模擬多路復用器
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個模擬數字轉換器，提升了整體系統的效率。
邏輯電路
在邏輯電路設計中，傳輸閘同樣可以取代傳統的CMOS上拉和下拉網絡。這種創新方法能使得電路設計在安全和緊湊性方面更具優勢。
負電壓應用
除了常規的數字信號外，傳輸閘還能在交變電壓（如音頻信號）的情況下進行開關。不過，在這種情況下，負電源電壓必須低於最低信號電壓，以確保基板二極體不會導通。
使用傳輸閘的4053標準芯片，常用於音頻放大器的模擬輸入選擇，展示了其彈性和功能。
展望未來
隨著科技的進步，CMOS技術以及傳輸閘的應用將不斷擴展至更複雜的系統和場景。未來我們是否會看到更先進的傳輸閘設計，進一步提高信號的處理性能和效率?
