transmission gate 설계(switch 동작)

0. transmission gate(전달게이트) 설명

손실 없는 신호 전달을 위해 PMOS와 NMOS를 병렬로 연결한 스위치와 같습니다.

NMOS와 PMOS는 신호 전달 시에 문턱전압으로 인한 손실이 발생합니다.
NMOS는 low 값 전달 시에는 손실이 없지만, VDD(high) 값 전달 시 문턱전압만큼 손실이 발생합니다.
반대로 PMOS는 high 신호는 잘 통과하지만문턱전압만큼 손실합니다.

 

PMOS와 NMOS를 병렬로 연결한다면 high 신호는 PMOS를 통해 손실 없이 전달되고 low 신호는 NMOS를 통해 손실 없이 전달됩니다.

전달게이트 회로도

 

트랜지스터를 2배로 사용해야 하지만 신호를 잘 전달하는 특성 때문에 쓰입니다.

1. Schematic & Layout

transmisson gate schematic

전달 게이트를 구성하는 2개의 MOSFET으로 이루어집니다.

FET 게이트에서의 selct전압(S)는 반대 극성의 DC전압으로 스위치 동작을 위해서는 NMOS의 게이트단자에 inverter 연결을  필요로 합니다.

transmisson gate layout

2.transmission gate를 이용한 MUX설계

transmisson gate가 on될 때 출력을 결정해 주는 방식으로 멀티플렉서를 구현했습니다.

transmisson gate는 NMOS와 PMOS가 항상 반대되는 방향으로 신호가 들어가기에 S=0 일 때 D0입력이 출력되며, S=1 일 때 D1입력이 출력되는 2x1 MUX로 동작됩니다.

2x1MUX [Y=S(bar)*D0+S*D1]

2x1 MUX Schematic (Transmisson gate이용)

2x1 MUX Layout (Transmisson gate이용)