(整理)常用CMOS模拟开关功能和原理

CMOS工作原理及应用CMOS技术的核心是基于p型MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）和n型MOS两种互补的半导体器件。

p型MOS和n型MOS是一对互补结构，其中p型MOS使用p型半导体做为基底，而n型MOS使用n型半导体做为基底。

在CMOS电路中，p型MOS和n型MOS是相互结合在一起工作的，通过互补的方式实现电路的高效运行。

在CMOS电路中，p型MOS和n型MOS分别担当了两种不同的角色。

p 型MOS被用作为电流在逻辑门上的输出装置，而n型MOS则被用作为电路的输入装置。

当输入信号到达电路时，n型MOS会接收到信号并改变其导通状态，从而控制电路的输出状态。

p型MOS则根据n型MOS的信号输入状态来输出电流，从而实现电路的逻辑功能。

CMOS电路的一个重要特点就是功耗较低。

由于CMOS电路是基于互补结构设计的，所以当电路中的p型和n型MOS只有一种处于导通状态时，电路中几乎不会存在静态功耗。

而且在CMOS电路中，传输速度也很快，因此被广泛应用于高性能的数字电路中。

除此之外，CMOS电路还有一些其他优点，比如体积小、散热性好、抗干扰能力强等。

这些优点使得CMOS电路在各种数字电路中都得到了广泛的应用。

CMOS技术在现代电子行业中有着广泛的应用。

首先，在数字逻辑设计中，CMOS电路被广泛应用于各种逻辑门、寄存器、计数器等数字电路中。

其次，在微处理器设计中，CMOS技术也是必不可少的。

几乎所有的现代微处理器都是采用了CMOS技术设计的，这使得微处理器在性能和功耗上都能得到很好的平衡。

此外，在存储器中，CMOS技术也得到了广泛的应用，如静态RAM、动态RAM等存储器器件都是采用了CMOS技术设计的。

总的来说，CMOS技术以其简单、可靠、高性能等特点，在数字电路领域得到了广泛的应用。

随着科技的不断发展，CMOS技术也在不断创新和进步，为数字电子领域的发展做出了重要的贡献。

在未来，CMOS技术将会继续发挥着重要的作用，推动数字电子技术的进一步发展。

CMOS工作原理及应用CMOS的工作原理主要涉及两个方面：MOSFET的工作原理和互补工作方式。

MOSFET是一种三端可控器件，由栅极、源极和漏极组成。

当在栅极上加上一个正电压时，形成栅源电压，使得源极和漏极之间的通道导电。

而当在栅极上加上一个负电压时，形成栅源电压，通道导电关闭。

这个基本的工作原理可以实现CMOS电路中各种逻辑功能的实现。

互补工作方式是CMOS的独特之处，CMOS电路中同时包含P型和N型的MOSFET晶体管。

根据栅极电压的不同，P型和N型的MOSFET可以交替控制电流的流动，实现逻辑电路中的与、或、非等功能。

当P型和N型的MOSFET同时工作时，产生电流，而当其中一个关闭时，电流停止。

CMOS具有一系列的优点和应用。

首先，CMOS电路具有非常低的功耗，当电路中的晶体管不工作时，几乎没有漏电流。

其次，CMOS具有高集成度，可以在一个芯片上集成大量的晶体管，从而实现复杂的电路功能。

此外，CMOS还具有较高的抗辐射和抗干扰能力，使其在航空航天和军事领域得到广泛应用。

CMOS还在大量的电子设备中得到应用。

例如，CMOS被广泛用于数字逻辑电路，包括微处理器、存储器和数字信号处理器等。

此外，CMOS也被用于模拟电路，例如运算放大器、数据转换器和射频电路等。

此外，CMOS还可用于电源管理、触摸屏操作、传感器等应用。

总之，CMOS是一种基于互补结构的半导体技术，具有低功耗、高集成度和良好的抗辐射和抗干扰能力等特点。

它的工作原理基于MOSFET晶体管和互补工作方式，通过控制晶体管的通断，实现逻辑电路中的各种功能。

CMOS广泛应用于数字逻辑电路、模拟电路和其他各种电子设备中。

常用CMOS模拟开关功能和原理CMOS模拟开关是一种常用的电子器件，用于开关模拟信号。

它在电子电路中广泛应用，能够实现信号的开关、选择、分配和调制等功能。

CMOS模拟开关的原理是基于CMOS（互补金属氧化物半导体）技术。

CMOS技术是一种特殊的半导体制造工艺，它由P型和N型MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）组成。

P型MOSFET的特点是在负电压下导电，而N型MOSFET在正电压下导电。

CMOS模拟开关的工作原理是利用P型和N型MOSFET的互补特点，以及它们的互补工作状态来实现模拟信号的开关。

在CMOS模拟开关中，一个P型MOSFET和一个N型MOSFET相连，形成一个互补对。

通过控制栅极电压来控制MOSFET的导通与截止，从而实现信号的开关。

CMOS模拟开关具有以下功能：1.信号开关：CMOS模拟开关可以实现信号的开关功能，当控制信号为高电平时，开关导通，信号可以通过；当控制信号为低电平时，开关截止，信号被阻断。

2.信号调制：CMOS模拟开关可以实现信号的调制功能，通过改变控制信号的频率和幅度，可以实现模拟信号的变化。

3.信号选择：CMOS模拟开关可以实现信号的选择功能，可以根据控制信号选择不同的输入信号传递到输出端，实现多路选择功能。

4.信号分配：CMOS模拟开关可以实现信号的分配功能，可以将输入信号分配到多个输出端。

CMOS模拟开关的优点是功耗低、噪声小、响应速度快、尺寸小、可靠性高。

这些优点使得它在各种应用场合都有广泛的应用。

例如，CMOS 模拟开关常用于音频、视频信号的开关和选择，射频信号的开关和调制，以及模拟信号的处理等领域。

总结起来，CMOS模拟开关通过利用P型和N型MOSFET的互补特性，以及它们的互补工作状态来实现信号的开关、选择、分配和调制等功能。

它具有功耗低、噪声小、响应速度快、尺寸小、可靠性高等优点，在电子电路中有着广泛的应用。

cmos开关原理
CMOS开关原理是基于电子元件的工作原理，通过控制电压来控制开关的通断状态。

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）指的是互补金属氧化物半导体。

CMOS开关由一个pMOS（p型金属氧化物半导体）和一个nMOS（n型金属氧化物半导体）两个晶体管组成。

在CMOS 开关中，pMOS和nMOS是串联连接的，pMOS的源极与nMOS的漏极相连，而nMOS的源极与pMOS的漏极相连。

CMOS开关的工作原理是基于晶体管的导通与截止特性。

当pMOS的栅极电压为低电平（0V），而nMOS的栅极电压为高电平（VDD），此时pMOS导通，nMOS截止。

反之，当pMOS的栅极电压为高电平（VDD），而nMOS的栅极电压为低电平（0V），此时pMOS截止，nMOS导通。

由于pMOS和nMOS互为互补，所以当CMOS开关的输入信号为低电平时，即使存在微小的漏电流，也会带来非常小的功耗。

而当输入信号为高电平时，CMOS开关的导通能力非常强。

CMOS开关广泛应用于数字电路中，如逻辑门、存储器、微控制器等。

其优点包括低功耗、高噪声抑制能力、较高的集成度和稳定性等。

总之，CMOS开关利用pMOS和nMOS的导通与截止特性，
通过控制栅极电压来实现通断状态的切换，具有低功耗和高噪声抑制能力，适用于各种数字电路应用。

CMOS模拟开关正确选择CMOS模拟开关摘要：本⽂概述了模拟开关的基本结构、⼯作原理和应⽤范围；定义了导通电阻、平坦度和电荷注⼊等与性能密切相关的指标；并对ESD保护、故障保护和加载-感应功能等针对特定应⽤的特性进⾏了介绍。

引⾔集成模拟开关在25年前⾸次问世以来，常常⽤作模拟信号与数字控制器的接⼝。

本⽂将介绍模拟开关的理论基础及其常见的应⽤，另外还将讨论校准型多路复⽤器(cal-mux)、故障保护型模拟开关、加载-感应开关等模拟开关的特殊性能。

近⼏年，集成模拟开关的开关性能有了很⼤的提⾼，它们可⼯作在⾮常低的电源电压，具有很⼩的封装尺⼨。

⽆论是性能指标还是特殊功能都可提供多种选择，有经验的设计⼈员可以根据具体的应⽤挑选到理想的开关产品。

标准的模拟开关CMOS模拟开关易于使⽤，这⼀点已为⼤多数设计者所公认。

但是，需要提醒⼤家的是：千万不要轻视模拟开关在某些⼯程问题中所发挥的作⽤。

现在，许多半导体⼚商仍在⽣产⼀些早期的模拟开关，如：CD4066、MAX4066等，其基本结构如图1所⽰。

Maxim还提供MAX4610等与⼯业标准器件引脚兼容、但性能更优的产品。

图1. 采⽤并联n沟道和p沟道MOSFET的典型模拟开关的内部结构将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联，可使信号在两个⽅向上同等顺畅地通过。

n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输⼊与输出电压⽐决定。

由于开关对电流流向不存在选择问题，因⽽也没有严格的输⼊端与输出端之分。

两个MOSFET 在内部反相与同相放⼤器控制下导通或断开。

这些放⼤器根据控制信号是CMOS或是TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双，对数字输⼊信号进⾏所需的电平转换。

低电阻开关求出V IN在各种电平下的p沟道与n沟道MOSFET导通电阻(R ON)的并联值(积除以和)，可以得到这种并联结构的复合导通电阻特性(图2)。

这个R ON随V IN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输⼊电压对R ON影响的情况下为直线。

CMOS开关电路原理图1 为CMOS 模拟开关电路原理图。

它克服了NMOS 模拟开关电路Ron 虽vI 增大而增大的缺点，扩大输入信号幅度的范围；而且可以在CMOS电路基础上增设辅助电路，消除NMOSFET 的衬底效应对Ron 的影响。

图1 CMOS 开关电路原理假定控制信号vc 高电平VCH=VDD 为逻辑“1”，低电平VCL=-Vss（取Vss=VDD）为逻辑“0”。

T1 衬底电压VB1=-Vss，T2 衬底电压VB2=VDD。

从图可知，vc 直接输送到T1 的栅极，而T2 的栅极电压是vc 经非门（T3、T4 组成）倒相后的电压。

当vc=“1”时，VG1=VDD，VG2=-Vss。

所以当vI 为接近- Vss 低电平时，vGS1=(vG2-vI)=(VDD-vI)VT，T1 完全导通，vGS2=(vG2-vI)=(Vss-vI)，即vGS2 小于VT，T2 截止，iD2=0；反之，当vI 为接近VDD 高电平时，则T2 完全导通，T1 截止。

而当vc=“0”时，T1、T2 均截止。

由于开关闭合时，T1 和T2 并联，互相补偿，使vI 在-Vss~VDD 范围内变化，Ron 基本不变。

CMOS 开关Ron 与vI 的关系如图2 所示。

为了消除NMOSFET 的衬底调制效应对Ron 的不良影响，通常在CMOS 开关原理电路基础上增设辅助电路。

如图3 所示CMOS 开关电路中，增加了非门PI2 和T3~T5。

当vc=“1”时，因非门PI1、PI2 倒相，T5 截止，vI 经T3、T4 加到T1 衬底B1 上，同时，vI 又直接加到T1 的源极S1 上，于是vBS1=0，且与vI 大小无关，从而消除了T1 的衬底调制效应。

T2 为PMOSFET，虽然vB2=VDD，但因PMOSFET 的衬底调制效应很小，故vBS2 随vI 变化对Ron 的影响可略。

CMOS模拟开关及其应用无线电86.12 彭定武CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路具有微功耗、使用电源电压范围宽和抗干扰能力强等特点。

其发展日新月异，应用范围十分广泛。

本文介绍的CMOS模拟开关集成电路，在音频和视频范围可以使增益控制数字化，和微处理器配合使用可以简化自动控制电路的设计。

下面就MOS场效应管及CMOS模拟开关作一介绍。

MOS场效应管的工作原理金属氧化物半导体场效应三极管是通过光刻或扩散的方法，在P型基片（衬底）上制作两个N型区，在N型区上通过铝层引出两个电极，即源极（S）和漏极（D）。

漏源两个扩散区之间的硅表面上生成一层绝缘的氧化膜（二氧化硅），在氧化膜上也制作一个铝电极，即为栅极（G），两个扩散区和P型衬底分别构成PN结。

如果把源极和衬底相连接，并在栅源极间加正电压UGS,就会在衬底表面形成一个导电的反型层，它把漏源两个N扩散区连接起来，成为可以导电的沟道，见图1（a）。

若在漏源之间也加正电压U DS，则源极与漏极之间将有漏电流I D流通，且I D随U DS的增加而增大。

我们把开始有漏电流产生时的电压叫做开启电压U T，把在P型衬底上形成的导电反型层的场效应管叫做N沟道增强型MOS场效应管。

其符号见图1（b）。

MOS场效应管的漏极特性曲线及漏极电流I D随栅极电压U GS变化的特性曲线如图2所示。

由以上分析，我们可以把MOS管的漏极D和源极S当作一个受栅极电压U GS 控制的开关使用，即当U GS＞U T时，漏极D与源极S之间导通，相当于一个开关接通，导通电阻约几百欧姆。

当U＜U T时漏极D与源极s之间不导通，没有电流流过，则如同开关断开一样。

同样，也可在N型基片上制作两个P型区，以形成P沟道增强型MOS管，见图3。

典型的P沟道增强型MOS管的特性曲线如图4所示。

比较图2和图4我们可以看出，P沟道和N沟道MOS管的特性曲线是相反的。

在了解了MOS管的基本工作原理和特性曲线以后，下面谈谈CMOS开关。

The 4066 contains 4 analogue bilateral switches, each with an active-high enable input (A) and two input/outputs (X and Y). When the enable input is asseted (high), the X and Y terminals are connected by a low impedance; this isthe on condition. When the enable is low, there is a high impedance path betwen X and Y, and the switch is off .The 4066 is pin-compatible with the 4016, but has a significantly lower on impedance and more constant on resistance over the full range of input voltage. Therefore, the 4066 is preferable to the 4016 in most cases.4066Logic TypeAnalogueFunction Family Bilateral switch Description Quad bilateral switchPins14 PinoutFunctional Diagram4066包含4双边模拟开关，每个高有效使能输入（A ）和两个输入/输出（X 和Y ）。

asseted 当使能输入（高），X 和Y 端子低阻抗连接，这是条件。

当使能低，有一个betwenX 和Y 的高阻抗路径，开关是关闭的。

在4066与4016的引脚兼容，但有一个显著低阻抗和输入电压范围不断阻力。

CMOS的原理及应用1. 什么是CMOSCMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种半导体技术，其主要特点是使用了两种相互补偿的半导体材料（N型和P型），以及金属、氧化物和半导体的组合。

CMOS技术由于其低功耗、高集成度和稳定性而被广泛应用于现代集成电路。

2. CMOS的原理CMOS的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：2.1. 表达和存储信息CMOS电路中的表达和存储信息是通过电荷的累积和转移来实现的。

CMOS电路中的MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是最关键的组成部分。

MOSFET包括一个门极、源极和漏极，其中门极通过一个绝缘层与半导体材料隔开。

2.2. 导通与截止状态的转换CMOS电路中用于控制MOSFET导通与截止状态的是门极的电压。

当门极电压高于一定阈值时，MOSFET导通，电子可以顺利通过。

当门极电压低于一定阈值时，MOSFET截止，电子无法通过。

2.3. 常用逻辑门电路常用的逻辑门电路包括与门、或门、非门和异或门。

这些门电路由MOSFET组成，通过不同的输入电压组合来实现不同的逻辑功能。

CMOS逻辑门电路由N型和P型的MOSFET组成，当输入为高电平时，MOSFET导通，输出为低电平；当输入为低电平时，MOSFET截止，输出为高电平。

3. CMOS的应用由于CMOS技术具有以下几个优点，所以在现代集成电路中被广泛应用：3.1. 低功耗CMOS电路的功耗非常低，这是由于在CMOS电路中，只有在切换时才会有瞬间的功耗。

而在静态状态下，几乎没有功耗，这使得CMOS电路非常适合用于电池供电的移动设备和无线传感器网络等应用。

3.2. 高集成度CMOS技术允许在同一个芯片上集成大量的逻辑门电路，这使得集成电路的尺寸缩小，功耗降低，性能提高。

高集成度的CMOS芯片广泛用于各种应用，包括智能手机、计算机、网络设备等。