Portão de transmissão - Transmission gate
Uma porta de transmissão ( TG ) é uma porta analógica semelhante a um relé que pode conduzir em ambas as direções ou bloquear por um sinal de controle com quase qualquer potencial de tensão. É um switch baseado em CMOS , no qual PMOS passa um forte 1, mas ruim 0, e NMOS passa forte 0, mas ruim 1. Tanto o PMOS quanto o NMOS funcionam simultaneamente.
Estrutura
Em princípio, uma porta de transmissão é composta de dois transistores de efeito de campo , nos quais - em contraste com os transistores de efeito de campo discretos tradicionais - o terminal de substrato (bulk) não é conectado internamente ao terminal de origem. Os dois transistores, um MOSFET de canal n e um MOSFET de canal p, são conectados em paralelo com este, no entanto, apenas os terminais de dreno e fonte dos dois transistores são conectados juntos. Seus terminais de porta são conectados entre si por uma porta NOT ( inversor ), para formar o terminal de controle.
Ao contrário dos FETs discretos, o terminal do substrato não está conectado à conexão de origem. Em vez disso, os terminais do substrato são conectados ao respectivo potencial de alimentação, a fim de garantir que o diodo do substrato parasita (entre a fonte / dreno e o substrato) seja sempre polarizado reversamente e, portanto, não afete o fluxo do sinal. O terminal de substrato do MOSFET de canal p é, portanto, conectado ao potencial de alimentação positivo, e o terminal de substrato do MOSFET de canal n conectado ao potencial de alimentação negativo.
considere uma porta de transmissão básica, tendo duas variáveis x, y respectivamente. O nfet é controlado pelo sinal c, enquanto o pfet é controlado pelo complemento c.
o funcionamento do interruptor pode ser compreendido analisando os 2 casos, ou seja; i) se c = 0, então nfet vai para desligado, complemento c = 1 e pfet também no estado desligado para que a porta de transmissão atue como uma chave aberta. (ambos os fets estão no estado desligado) da mesma forma, ii) se c = 1, então ambos pfet e nfet estão ativados. usando uma única lógica, duas portas são operadas. Além disso, precisamos de uma operação não para pfet para obter o valor do complemento c.
Função
Quando a entrada de controle é um zero lógico (potencial negativo da fonte de alimentação), a porta do MOSFET de canal n também está com um potencial negativo da tensão de alimentação. O terminal da porta do MOSFET do canal p é causado pelo inversor, para o potencial de tensão de alimentação positivo. Independentemente de em qual terminal de chaveamento da porta de transmissão (A ou B) uma tensão é aplicada (dentro da faixa permitida), a tensão da porta-fonte dos MOSFETs de canal n é sempre negativa, e os MOSFETs de canal p são sempre positivos . Conseqüentemente, nenhum dos dois transistores conduzirá e a porta de transmissão será desligada.
Quando a entrada de controle é lógica, o terminal da porta dos MOSFETs de canal n está localizado em um potencial de tensão de alimentação positivo. Pelo inversor, o terminal da porta dos MOSFETs do canal p está agora com um potencial de tensão de alimentação negativo. Como o terminal do substrato dos transistores não está conectado ao terminal da fonte, os terminais do dreno e da fonte são quase iguais e os transistores começam a conduzir com uma diferença de tensão entre o terminal da porta e um desses condutos.
Um dos terminais de comutação da porta de transmissão é elevado a uma tensão próxima à tensão de alimentação negativa, uma tensão de fonte de porta positiva (tensão porta-dreno) ocorrerá no MOSFET do canal N e o transistor começa a conduzir, e a porta de transmissão conduz. A tensão em um dos terminais de comutação da porta de transmissão agora é elevada continuamente até o potencial de tensão de alimentação positivo, de modo que a tensão da fonte da porta é reduzida (tensão porta-dreno) no MOSFET de canal n, e isso começa a girar desligado. Ao mesmo tempo, o MOSFET do canal p tem uma tensão de porta-fonte negativa (tensão porta-dreno) acumulada, por meio da qual esse transistor começa a conduzir e a porta de transmissão comuta.
Desse modo, consegue-se que a porta de transmissão passe por toda a faixa de tensão. A resistência de transição da porta de transmissão varia dependendo da tensão a ser comutada e corresponde a uma superposição das curvas de resistência dos dois transistores.
Formulários
Interruptor eletronico
As portas de transmissão são usadas para implementar chaves eletrônicas e multiplexadores analógicos . Se um sinal for conectado a diferentes saídas ( comutadores de comutação , multiplexadores), várias portas de transmissão podem ser usadas como uma porta de transmissão para conduzir ou bloquear (comutador simples). Um exemplo típico é conhecido como chave analógica de 4 vias 4066, que está disponível em vários fabricantes.
Multiplexador analógico
Muitos sistemas de sinais mistos usam um multiplexador analógico para rotear vários canais de entrada analógica para um único conversor analógico-digital .
Circuitos lógicos
Os circuitos lógicos podem ser construídos com o auxílio de portas de transmissão em vez das tradicionais redes CMOS pull-up e pull-down. Freqüentemente, esses circuitos podem ser mais compactos, o que pode ser uma consideração importante em implementações de silício.
Tensões negativas
Ao usar uma porta de transmissão para alternar tensões (por exemplo: sinal de áudio), o potencial negativo da fonte de alimentação deve ser inferior ao potencial de sinal mais baixo. Isso garante que o diodo do substrato permanecerá não condutor, mesmo com tensões negativas. Embora a porta de transmissão ainda possa comutar para níveis lógicos de tensão, existem versões especiais com deslocadores de nível integrados. Um bom exemplo é o chip padrão 4053, comumente usado para selecionar entre entradas analógicas para um amplificador de áudio, tem um aterramento separado (pino 8) e conexão de substrato negativo (pino 7) que também fornece o deslocador de nível.
Veja também
Referências
Artigo traduzido pelo Google da Wikipédia em alemão. Artigo em inglês foi excluído em 2013 devido a direitos autorais.
- Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. 12. Auflage, Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2002, ISBN 3-540-42849-6 .
- Erwin Böhmer: Elemente der angewandten Elektronik. 15. Auflage, Vieweg & Sohn Verlag | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8348-0124-1 .
- Klaus Fricke: Digitaltechnik. 6. Auflage, Vieweg & Sohn Verlag | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0459-4 .