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<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。

　　图1  CMOS开关Ron与vI的关系                      图2  含辅助电路CMOS开关电路