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R_on虽v_I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R_on的影响。

图1CMOS开关电路原理

　　假定控制信号v_c高电平V_CH=V_DD为逻辑“1”，低电平V_CL=-V_ss（取V_ss=V_DD）为逻辑“0”。T₁衬底电压V_B1=-V_ss，T₂衬底电压V_B2=V_DD。从图可知，v_c直接输送到T₁的栅极，而T₂的栅极电压是v_c经非门（T₃、T₄组成）倒相后的电压。当v_c=“1”时，V_G1=V_DD，V_G2=-V_ss。所以当v_I为接近-V_ss低电平时，v_GS1=(v_G2-v_I)=(V_DD-v_I)>V_T，T₁完全导通，v_GS2=(v_G2-v_I)=(V_ss-v_I)，即v_GS2T，T₂截止，i_D2=0；反之，当v_I为接近V_DD高电平时，则T₂完全导通，T₁截止。而当v_c=“0”时，T₁、T₂均截止。由于开关闭合时，T₁和T₂并联，互相补偿，使v_I在-V_ss~V_DD范围内变化，R_on基本不变。CMOS开关R_on与v_I的关系如图2所示。

　　为了消除NMOSFET的衬底调制效应对R_on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v_c=“1”时，因非门PI₁、PI₂倒相，T₅截止，v_I经T₃、T₄加到T₁衬底B₁上，同时，v_I又直接加到T₁的源极S₁上，于是v_BS1=0，且与v_I大小无关，从而消除了T₁的衬底调制效应。T₂为PMOSFET，虽然v_B2=V_DD，但因PMOSFET的衬底调制效应很小，故v_BS2随v_I变化对R_on的影响可略。

　　图1 CMOS开关R_on与v_I的关系 图2 含辅助电路CMOS开关电路