CMOS传输门.doc

CMOS传输门：又称模拟开关1. 传输门：TG2. 应用：a.用于数字电路传输：作为基本单元电路，组成逻辑电路，如数据选择器、触发器等。 b.用于模拟电路传输：应用于模数、数模转换电路，采样保持电路，斩波电路等。3.采样保持电路：采样保持电路1（sample hold devices)简称S/H；它用在模拟/数字（A/D）转换系统中的一种电路。作用是采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值，并在模数转换器进行转换期间保持输出电压不变，以供模数转换。原因在于模数转换需要一定时间，在转换过程中，如果送给ADC的模拟量发生变化，则不能保证精度。采样保持电路有两种工作状态：采样状态和保持状态。采样状态：控制开关K闭合，输出跟随输入变化。保持状态：控制开关K断开，由保持电容Ch维持该电路的输出不变。运算放大器A2：典型的跟随器接法。输入阻抗：高阻。保持状态（K分）下Ch放电小，保持电压不变。输出阻抗：小。采样保持电路的负载能力大。运算放大器A1：K闭合时为跟随器。（不关心K断开的情况）。输入阻抗：高阻。对输入信号的负载能力要求小。输出阻抗：小。采样状态时，Ch上的电压快速跟随输入变化。控制开关K：由接口电路控制。4.什么是阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。 阻抗的单位是欧。5.斩波电路：将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter）。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流交流直流。斩波电路原来是指在电力运用中,出于某种需要,将正弦波的一部分斩掉.(例如在电压为50V的时候,用电子元件使后面的500V部分截止,输出电压为0.)后来借用到DC-DC开关电源中,主要是在开关电源调压过程中,原来一条直线的电源,被线路斩成了一块一块的脉冲。斩波器的工作方式有两种： 一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton（通用，Ton为开关每次接通的时间）。 二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts（易产生干扰）。6.CMOS传输门的组成：一个P沟道和一个N沟道增强管MOSFET并联7.电路及符号： 8.电路的结构说明：1.T2是PMOS管，T1是NMOS管，从电路中可以看出，PMOS的衬底B接VDD，NMOS的衬底B接GND.2.两个栅极是控制信号，而且这两个控制信号时互补的.3.源极与源极相接，作为输入级，漏极与漏极相接，作为输出级。上图，左边可以使输入级也可以使输出级，右边也可以使输入级也可以使输出级就，作为输入级，则是源极，作为输出级，则是漏极。4.是一种双性器件，输入端和输出端可以互换。 9.衬底的连接方式 1.应用于模拟电路，T1的B接-5V,T2的B接+5V,则输入信号V1的变化范围为：-5+5V 2.应用于数字电路，T1的B接0V,T2的B接+5V,则输入信号V1的变化范围为：0+5V 10以数字电路为例，T1的B接0V,T2的B接+5V的原因： 1.NMOS：衬底接低电平，则漏极相对于衬底接高电位，则衬底与漏极之间形成的PN结为反向偏置，反向偏置，电流很小，则可以防止电流从漏极直接流向衬底。 2.PMOS: 衬底接高电平，则漏极相对于衬底接低电平，则衬底与漏极之间形成的PN结也为反向偏置，反向偏置，电流很小，则可以防止电流从漏极直接流向衬底。 高电平 低电平 P n D D n p B B 低电平 高电平 NMOS PMOS 11.工作情况 (开启电压|VT|=2V) 1.C接0V, _ C接+5V,VGS=VG-VS= VG-VI, 输入信号VI的取值范围为0+5V, VGS=VG-VS= VG-VI,则NOMS的VGS0V, VGSVT，POMS的VGS0V, VGSVT，则NOMS、POMS同时截止，输入输出之间是高阻态，传输门断开。2.什么是高阻态： 1. 高阻态高阻态这是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定。2.高阻态的实质：电路分析时高阻态可做开路理解。你可以把它看作输出（输入）电阻非常大。它的极限状态可以认为悬空（开路）。也就是说理论上高阻态不是悬空，它是对地或对电源电阻极大的状态。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。3.高阻态的意义：当门电路的输出上拉管导通而下拉管截止时,输出为高电平;反之就是低电平;如上拉管和下拉管都截止时,输出端就相当于浮空（没有电流流动）,其电平随外部电平高低而定,即该门电路放弃对输出端电路的控制 。4.典型应用：1、在总线连接的结构上。总线上挂有多个设备，设备与总线以高阻的形式连接。这样在设备不占用总线时自动释放总线，以方便其他设备获得总线的使用权。2、大部分单片机I/O使用时都可以设置为高阻输入，如凌阳，AVR等等。高阻输入可以认为输入电阻是无穷大的，认为I/O对前级影响极小，而且不产生电流（不衰减），而且在一定程度上也增加了芯片的抗电压冲击能力。5.高阻态常用表示方法：高阻态常用字母 Z 表示。 3.C接+5V,_ C接0V,T1导通：VGSVT，VG-VSVT，VG-VIVT，VIVG- VT=5-2=3V,所以T1导通，VI的输入电压的变化范围为：03V. T1导通VGSVT, VG-VSVT, VG-VIVT，VIVG- VT=0-2=-2V, 所以T2导通，VI的输入电压的变化范围为：+2+5V.因此，VI的输入电压的变化范围为：05V之间变化时，至少有一个管导通。 4.当输入电压变化时，两管的栅极电压VGS均发生变化，因为GS=VG-VS= VG-VI，VG是已知的。 5. MOS管漏源之间的等效电阻是VGS的函数，所以漏源之间的等效电阻随输入电压的变化而变化 6.传输门的优点：一管导通程度越深，另一管的导通程度则相应减小，也就是