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【摘要】:
單一MOSFET開關  當NMOS用來做開關時,其基極接地,柵極為控製開關的端點。當柵極電壓減去源極電壓超過其導通的臨界電壓時,此開關的狀態為導通。柵極電壓繼續升高,則NMOS能通過的電流就更大。NMOS做開關時操作在線性區,因為源極與漏極的電壓在開關為導通時會趨向一致。  PMOS做開關時,其基極接至電路裏電位最高的地方,通常是電源。柵極的電壓比源極低、超過其臨界電壓時,PMOS開關會打開。  

單一MOSFET開關

  當NMOS用來做開關時,其基極接地,柵極為控製開關的端點。當柵極電壓減去源極電壓超過其導通的臨界電壓時,此開關的狀態為導通。柵極電壓繼續升高,則NMOS能通過的電流就更大。NMOS做開關時操作在線性區,因為源極與漏極的電壓在開關為導通時會趨向一致。

  PMOS做開關時,其基極接至電路裏電位最高的地方,通常是電源。柵極的電壓比源極低、超過其臨界電壓時,PMOS開關會打開。

  NMOS開關能容許通過的電壓上限為(Vgate-Vthn),而PMOS開關則為(Vgate+Vthp),這個值通常不是訊號原本的電壓振幅,也就是說單一MOSFET開關會有讓訊號振幅變小、訊號失真的缺點。

 

雙重MOSFET(CMOS)開關

  為了改善前述單一MOSFET開關造成訊號失真的缺點,於是使用一個PMOS加上一個NMOS的CMOS開關成為目前最普遍的做法。CMOS開關將PMOS與NMOS的源極與漏極分別連接在一起,而基極的接法則和NMOS與PMOS的傳統接法相同。當輸入電壓在(VDD-Vthn)和(VSS+Vthp)時,PMOS與NMOS都導通,而輸入小於(VSS+Vthp)時,隻有NMOS導通,輸入大於(VDD-Vthn)時隻有PMOS導通。這樣做的好處是在大部分的輸入電壓下,PMOS與NMOS皆同時導通,如果任一邊的導通電阻上升,則另一邊的導通電阻就會下降,所以開關的電阻幾乎可以保持定值,減少訊號失真。

 

以MOSFET實現類比開關

  MOSFET在導通時的通道電阻低,而截止時的電阻近乎無限大,所以適合作為類比訊號的開關(訊號的能量不會因為開關的電阻而損失太多)。MOSFET作為開關時,其源極與漏極的分別和其他的應用是不太相同的,因為訊號可以從MOSFET柵極以外的任一端進出。對NMOS開關而言,電壓最負的一端就是源極,PMOS則正好相反,電壓最正的一端是源極。MOSFET開關能傳輸的訊號會受到其柵極-源極、柵極-漏極,以及漏極到源極的電壓限製,如果超過了電壓的上限可能會導致MOSFET燒毀。

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