传输门(TG)的应用比较广泛,在数字电路和模拟电路中均有作用。
在数电中:作为基本单元电路构成各种逻辑电路;在模电中:可在取样-保持电路、斩波电路、数模转换器中传输模拟信号,所以又叫模拟开关。
传输门的结构
传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOS管并联而成,如下图所示。
其中T1、T2是结构完全对称的,且漏极、源极可以互换使用,即为双向器件;C和是一对互补的控制信号。
通常,NMOS管衬底连接到最低电位点、PMOS管衬底连接到最高电位点(VDD)。目的是为了使衬底和漏源极之间的PN结形成反偏,防止电流从漏极直接流入衬底。
传输门的工作原理
当C端为0,为1时,输入信号取值在0到VDD范围内,所以T1、T2同时截止(导通条件如下图所示),输入与输出之间为高阻态(传输门断开)。
当C端接VDD,接地时,当Vi在0到(VDD-VT)的范围内,T1导通;当Vi在VT到VDD的范围内,T2导通。因此T1、T2至少一个导通,从而使传输门导通。
传输门导通电阻:
两MOS管的漏源之间的等效电阻(导通电阻)随输入电压改变而改变。
当一个管的导通电阻减小,另一个管的导通电阻就越大。由于具有互补作用的两管并联在一起,使传输门导通电阻的变化相对各单管的导通电阻的变化小很多。
三态输出门电路
三态门的输出除了高、低电平外,还有高输出阻抗的第三状态,称为高阻态(也叫禁止态)。如下为低电平使能的三态输出反相器结构图:
其中,A为输入端、L为输出端、EN是控制信号输入端,也称为使能端。逻辑符号如下:
当EN端有小圈时,为低电平有效,即EN'=0时,电路正常逻辑;反之高电平为有效。
三态门的应用
三态门主要用于总线传输。为避免两个不同的信号在总线上引起冲突,任何时刻只有一个门电路的使能端为有效,其他均为高阻态。