关于CMOS双向模拟开关认识问题

zzjzzjzzj

关于CMOS双向模拟开关认识问题 [复制链接]

 

邀请：@maychang   @sjl2001   @huo_hu   @gmchen   参与回复

 疑问：CMOS传输门内部是一个P沟道MOS和N沟道MOS对接，当C高电平时下端的N管是导通的，当C为低电平的时候上端PMOS管基极为低电平不也是导通？大佬们我是哪里理解有问题？

maychang

【当C为低电平的时候上端PMOS管基极为低电平不也是导通？】

MOS管可没有什么基极，只有一个 gate，通常译为门极，也有些教材上叫做栅极。

maychang

【当C为低电平的时候上端PMOS管基极为低电平不也是导通？】

C端经过反相器再接到P沟管门极，所以C端低电平时P沟管不会导通。

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-25 17:35 【当C为低电平的时候上端PMOS管基极为低电平不也是导通？】 MOS管可没有什么基极，只有一个 gate，通常 ...

哦哦我说错了，是栅极

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-25 17:39 【当C为低电平的时候上端PMOS管基极为低电平不也是导通？】 C端经过反相器再接到P沟管门极，所以C端低电 ...

哦哦，老师，我知道我理解错了，我刚刚以为负号上端有个取反的圈以为是内部集成了一个反向器，是低电平有效，老师yyds

maychang

这是74HC4066每个通道的电原理图，其工作一看便知。

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-25 18:03 这是74HC4066每个通道的电原理图，其工作一看便知。

 老师，我看了许久，左边的设计没看出来

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-25 18:03 这是74HC4066每个通道的电原理图，其工作一看便知。

老师，左下部分是不是不工作的时候呈现高阻态？

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

【我看了许久，左边的设计没看出来】

抱歉。今晚有些杂事，明天再说吧。

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-25 19:05 【我看了许久，左边的设计没看出来】 抱歉。今晚有些杂事，明天再说吧。

没事，老师百忙之中能回复就万分感激，让我很有信心学下去

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

首先应该弄清楚：这种小功率MOS管结构与开关电源中常用的大功率MOS管不同，生产工艺也不同。大功率MOS管往往体内有个二极管，这个二极管是生产过程中自动产生的，无法去掉。而模拟开关中的小MOS管并没有这个体内二极管。

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

小功率MOS管是对称的，假定沟道水平放置，两端是两个电极，下面是衬底，上面是绝缘层(二氧化硅)，再上面是金属层，即控制电极(门极或者称栅极)。

沟道两端的两个电极并无区分，哪个当源极哪个当漏极都可以。对N沟管来说，门极对衬底为正且正到一定程度，沟道导电。P沟管也是一样。一旦导通，电流可以双向流动，无论哪个电极为正另一个电极为负均有电流。

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

由此我们可以得到如上图的模拟开关基本电路。图中两个互补的MOS管，一个N沟管和一个P沟管并联，两个管子的门极一个接电源正端一个接电源负端。当控制信号输入端为高电平时，N沟管因衬底接电源负端门极接控制信号而导通，P沟管因衬底接电源正端门极接反相信号而导通。当控制信号低电平时，两个管子均关断。

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

上图复制自《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》384页，

这样联接的两个互补的MOS管，两个管子均不分漏极和源极，因为管子的沟道本来就是对称的。

7楼图中，右边的两个管子恰是互补的，而且最右边的P沟管衬底已经接到电源正端，可见这两个管子承担了模拟开关的主要作用，构成了13楼图中的两个MOS管。

但是，7楼图中右边第二个N沟MOS管的衬底并未接电源负端，而是接到了下面MOS管的漏极。可见下面MOS管起控制右边第二个MOS管衬底电位的作用。

未完待续

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

为叙述简单明确起见，7楼图加上标号，并将T5漏极处(也就是T3衬底)注为A点。

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

前面说到小功率MOS管沟道两端是对称的，可以互换使用。但是，如果衬底与沟道两端之一联接，情况就完全不一样了。与衬底联接的那一端称为源极，另一端就是漏极。7楼图中，有两个MOS管衬底与沟道一端联接，另三个没有联接。

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-25 18:14  老师，我看了许久，左边的设计没看出来

15楼图中，控制信号nE经反相后联接到T4门极，T4衬底联接到VCC，故nE高电平时T4门极低电平，T4是P沟管，由此nE高电平时T4导通。

nE反相后也送到T5门极T5衬底与沟道一端联接到地(电源负端)，T5是N沟管，故nE高电平时T5关断。同样的理由nE高电平时T1导通。nE又施加到T2T3门极(两次反相等于同相)，T2导通，T3导通。

nE低电平，T5导通，A点等于接地(低电平)，T1关断，T2关断，T3关断。

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-26 09:51

老师，分析的很细，收益匪浅

maychang

zzjzzjzzj 发表于 2022-11-26 10:58 老师，这个管子状态会判断了，就是为什么设计左边两个管子

【为什么设计左边两个管子】

这个，我就不知道了。

zzjzzjzzj

maychang 发表于 2022-11-26 10:07

老师，状态学会判断了，左侧两个管子只是配合下面管子一起对右边第二个管子衬底电位的控制？