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3.4.2 MOS 开关
本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 03:02 编辑
3.4.2 MOS 开关
一、原理
开关是电子线路中的一个基本器件,它的作用是实现电路“通”与“断”的切
换。由第1 章介绍的PN 结开关特性可知,二极管可视作一简单开关。它只是
一个二端器件,缺乏控制端,在电路中只能根据其两端电平高低自动实现通断。
而MOS 开关可视作一个三端网络,图3-4-4 为它的示意图。图中,1、2 分别为
开关的输入端和输出端,3 为电压控制端。电路设计者可用电压v3 来控制开关
的通断状态,使之在电路中使用更为灵活。开关最重要的特性是它的导通电阻
rON 和关断电阻rOFF 。据第1 章介绍,理想情况下,rON 为零而rOFF 为无穷大,实际
上并非如此。导通与关断电阻与端口条件有关,而非常数。
在数字电路中,开关的通与断和逻辑中的真(1)与假(0)相对应,因此开关
可接成各种逻辑运算电路。通常将这种开关称为逻辑开关或逻辑门(Logic
Gate)。在模拟电路中,开关用来控制模拟信号的传送。为了以示区别,通常将
前者称为数字开关,后者称为模拟开关(Analog Switch)。本节将重点介绍模拟
开关的原理及应用,而逻辑开关(数字开关)的应用及其产生的各种逻辑门电路
将在下一节中详细介绍。
图3-4-5 是由N 沟道EMOS 管作为模拟开关的示意图。图中,栅极画在居
中位置上,表明漏、源极可对换。加在栅极上的电压vG 用来控制开关的通断,要
求vG 高电平时开关通,低电平时开关断。输入信号电压vI 和输出负载RL 分别
134 第3 章 场效应管
加在MOS 管的漏源极上。为了便于理解,假设MOS 管的VGS( th) =2 V,其值不随
vBS 而变化。vI 的变化范围自-5 V 到+5 V,则要使MOS 管可靠地通断,且保证导
通时工作在非饱和区,vG 的高电平必须大于7 V,低电平必须小于负3 V。为了
说明这个问题,将图3-4-5 所示模拟开关分解成两个电路来等效,如图3-4-6
所示。当vI 为正值时,可认为端a 为漏极,端b 为源极,如图3-4-6(a)所示。
可见,即使vI 增大到+5 V,只要vG 大于+7 V,栅漏极间电压vGD 仍大于VGS( th) ,保
证管子导通,且工作在非饱和区。vI 为负值时,可认为端a 为源极,端b 为漏极,
如图3-4-6(b)所示。可见,即使vI 减小到-5 V,只要vG 小于-3 V,栅源极间电
压vGS 仍小于VGS( th) ,保证管子截止。
场效应管03.pdf
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