mos模擬開關(guān)

1、CMOS模擬開關(guān)及其應(yīng)用模擬開關(guān)及其應(yīng)用1CMOS模擬開關(guān)及其應(yīng)用無線電86.12彭定武CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）集成電路具有微功耗、使用電源電壓范圍寬和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。其發(fā)展日新月異，應(yīng)用范圍十分廣泛。本文介紹的CMOS模擬開關(guān)集成電路，在音頻和視頻范圍可以使增益控制數(shù)字化，和微處理器配合使用可以簡化自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)。下面就MOS場效應(yīng)管及CMOS模擬開關(guān)作一介紹。MOS場效應(yīng)管的工作原理金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)三極管是通過

2、光刻或擴(kuò)散的方法，在P型基片（襯底）上制作兩個(gè)N型區(qū)，在N型區(qū)上通過鋁層引出兩個(gè)電極，即源極（S）和漏極（D）。漏源兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)之間的硅表面上生成一層絕緣的氧化膜（二氧化硅），在氧化膜上也制作一個(gè)鋁電極，即為柵極（G），兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)和P型襯底分別構(gòu)成PN結(jié)。如果把源極和襯底相連接，并在柵源極間加正電壓UGS就會(huì)在襯底表面形成一個(gè)導(dǎo)電的反型層，它把漏源兩個(gè)N擴(kuò)散區(qū)連接起來，成為可以導(dǎo)電的溝道，見圖1（a）。若在漏源之間也加正電壓UDS，則源極

3、與漏極之間將有漏電流ID流通，且ID隨UDS的增加而增大。我們把開始有漏電流產(chǎn)生時(shí)的電壓叫做開啟電壓UT，把在P型襯底上形成的導(dǎo)電反型層的場效應(yīng)管叫做N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管。其符號見圖1（b）。MOS場效應(yīng)管的漏極特性曲線及漏極電流ID隨柵極電壓UGS變化的特性曲線如圖2所示。由以上分析，我們可以把MOS管的漏極D和源極S當(dāng)作一個(gè)受柵極電壓UGS控制的開關(guān)使用，即當(dāng)UGS＞UT時(shí)，漏極D與源極S之間導(dǎo)通，相當(dāng)于一個(gè)CMOS模擬開關(guān)及

4、其應(yīng)用模擬開關(guān)及其應(yīng)用3開關(guān)電路。與圖5相比，在開關(guān)的輸入端又加了兩個(gè)反向器JC2和JC3，因反相再反相其方向不變，故所加反相器只起隔離控制電壓和CMOS開關(guān)的作用。除此而外。在Q1和Q2上又并聯(lián)了兩只分別與它們相同的MOS場效應(yīng)管Q4、Q5，還加接了一只N溝道MOS管Q3。Q1和Q2并聯(lián)上Q4和Q5以后，因并聯(lián)的原因，跨過A、B兩端的電壓降將小于簡單開關(guān)電路的情況，電壓降減小。意味著導(dǎo)通電阻的減小。當(dāng)開關(guān)S1接地時(shí)，Q1、Q4P溝道M

5、OS場效應(yīng)管因柵極高電位而截止，Q2、Q5N溝道MOS場效應(yīng)管因柵極為低電位也處于截止?fàn)顟B(tài)，其結(jié)果使AB兩端呈斷開狀態(tài)。Q3是N溝道MOS管，此時(shí)因柵極接高電位，使柵極和源極（接地）的PN給正偏置而導(dǎo)通，且導(dǎo)通電阻比較小，如果有來自控制部分的外來干擾信號，就會(huì)被Q3旁路。因而提高了A、B兩端處于斷開狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定度。當(dāng)開關(guān)S1接電源高電位對，分析同圖5故不多述。近年來已將CMOS開關(guān)設(shè)計(jì)成中規(guī)模集成電路（MSI），可以解決很多電路中的開關(guān)

6、問題。下面舉幾個(gè)例子加以說明。CMOS模擬開關(guān)集成電路及應(yīng)用圖7所示是一個(gè)具有四個(gè)單刀單擲開關(guān)的CMOS集成電路，型號為4016。其中每一個(gè)開關(guān)都是由圖6所示的電路組成的。圖中的引出腳①、②相當(dāng)于圖6中的A、B兩點(diǎn)，引出腳③相當(dāng)于圖6中的開關(guān)S1。在實(shí)際使用中并沒有開關(guān)S1，而是加上一個(gè)幅度相當(dāng)于電源（＋U）的正脈沖。當(dāng)未加正脈沖時(shí)，相當(dāng)于S1接地（低電位）。開關(guān)處于斷開狀態(tài)。當(dāng)正脈沖到來時(shí)，相當(dāng)于S1接正電壓（高電位），開關(guān)處于導(dǎo)通狀