Коммутаторы на полевых транзисторах

Рис. 3. Последовательные коммутаторы с ключами на МОП-транзисторах:

а — на n-канальном МОП-транзисторе, б — на KMO П-транзисторах

На схеме Рис. 3а ключом является n-канальный МОП-транзистор обогащенного типа, не проводящий ток при V_GS < 0. В этом состоянии сопротивление канала, как правило, достигает единиц или даже десятков ГОм, и сигнал не проходит через ключ. Подача на затвор относительно истока значительного положительного напряжения переводит канал в проводящее состояние, причем для транзисторов, используемых в качестве аналоговых ключей, типичное сопротивление открытого канала составляет от 1 до 300 Ом.

Эта схема будет работать при положительных входных сигналах, которые, по крайней мере, на 5 В меньше, чем V_CTRL ; при более высоком уровне сигнала напряжение затвор—исток будет недостаточно, чтобы удержать транзистор в открытом состоянии (сопротивление канала в открытом состоянии Rqn начнет расти); при заземленной подложке отрицательные входные сигналы вызовут включение транзистора. Поэтому, если надо переключать сигналы обеих полярностей (например, в диапазоне —10...+10 В), то можно использовать такую же схему, соединив подложку с источником—15 В и подавая на затвор напряжения +15 В (включено) и —15 В (выключено).

Лучшими характеристиками обладают ключи на комплементарных МОП-транзисторах (КМОП-ключи), Рис.3б. Здесь на подложку транзистора VT₁ подается положительное питающее напряжение +V_S а на подложку транзистора VT₂ — отрицательное питающее напряжение — V_S. При высоком уровне управляющего сигнала напряжение на затворе n-канального транзистора VT₂ практически равно +V_S. В этом случае транзистор VT₂ проводит сигналы с уровнями от — V_S до величины лишь на несколько вольт ниже + V_S (при более высоких уровнях сигнала V_ON начинает резко расти). В то же время напряжение на затворе p-канального транзистора VT₁ практически равно — V_S и он пропускает сигналы с уровнями oт+ V_S до значения на несколько вольт выше — V_S. Таким образом, все сигналы в диапазоне от + V_S до — V_S проходят через двухполюсник (параллельно включенные VT₁ и VT₂ )с малым сопротивлением R_ON (Рис. 4).