15. Ключи на мопт.

Обобщённый ключ на МОПТ имеет следующий вид.

Все ключи на МОПТ всегда имеют переключательный транзистор с индуцированным -каналом. Нагрузка может меняться.

1. С линейной нагрузкой .

2. С нелинейной нагрузкой.

(нагрузочный транзистор) и (активный транзистор) имеют -канал.

имеет индуцированный канал

имеет встроенный канал

3. Комплементарный (КМОП).

Нагрузочный транзистор имеет -канал.

Для КМОП-ключа объединяются затворы - и -канального транзисторов и подключаются на вход, и объединяются стоки и подключаются на выход.

Если условно посередине провести линию, то увидим, что схема симметрична.

Ключ на мопт с нелинейной нагрузкой.

1. Триодная область .

(56)

2. Пентодная область .

(57)

3. (58)

(59)

(60)

Передаточную характеристику будем строить по участкам:

1.

2.

3.

1. Участок .

закрыт

(61)

2. Участок .

Перепишем выражение (58) для в других обозначениях:

(62)

Видно, что прямая (62) для напряжения отсечки отсекает на оси напряжение и идёт под наклоном чуть меньше ( ).

Это линия граничного режима. Она делит пространство на пентодную (выше линии) и триодную (ниже) области.

На данном участке транзистор открывается, появляется ток , транзистор работает в пентодной области.

Теперь будем пользоваться выражением (57). Подставим (57) в (60):

(63)

Видно, что (63) – это парабола.

3. Участок .

открыт, но работает в триодной области.

(64)

Уровень мы получим из выражения (64), если подставить .

МОП-ключ с нелинейной нагрузкой.

В качестве нагрузочного элемента используется МОПТ.

- активный транзистор; - нагрузочный транзистор.

Для нагрузочного транзистора.

- триодная область; - пентодная область.

(65)

Из этого неравенства видно, что всегда работает в пентодной области.

(66)

Для активного транзистора.

1. Участок .

закрыт;

(67)

(тока в схеме нет).

Используя выражение (66) определим .

(68)

(69)

В данной схеме с нелинейной нагрузкой . По сравнению с предыдущей схемой, где , это плохо.

2. Участок .

Схема ключа делается на транзисторах и , у которых одно и то же значение порогового напряжения и одно и то же значение коэффициента влияния подложки . Транзистор открывается и начинает течь ток.

; . Тогда

(70)

(71)

Этот участок передаточной характеристики является прямой линией с отрицательным тангенсом угла наклона. Прямая (71) должна идти как можно круче. Для этого отношение должно быть достаточно большим. На практике это отношение выбирается . Это означает, что топологии и совершенно разные.

Координаты точки находятся из выражения .

3. Участок .

открыт и работает в триодной области, .

.

(72)

Уровень логического нуля получают из (72) при условии .

На практике ТК с линейной нагрузкой используются редко, т.к. имеется два недостатка: большая потребляемая мощность и большая площадь, занимаемая резистором на кристалле.

Эти два недостатка полностью устраняются во второй схеме с нелинейной нагрузкой. Однако, уровень логической единицы хуже, чем в первом случае.