Um transmission gate (TG) é uma chave analógica bidirecional, controlada por tensão, feita pela paralelação de um transistor NMOS e um PMOS. Ele passa sinais rail-to-rail com baixa resistência ligação plana.
Símbolo e Estrutura do Circuito
IN ────┬──||──┬── OUT
│ NMOS │
CTRL┤ ├
│ PMOS │
GND VDD
- Gates ligados juntos → sinal de controle CTRL.
- Sources ligados → IN.
- Drains ligados → OUT.
- Terminais de corpo: corpo NMOS → GND, corpo PMOS → VDD (geralmente).
Operação
- CTRL = HIGH (VDD): NMOS ligado (Vgs > Vth), PMOS ligado (Vsg > |Vth|) → LIGADO (R_on ≈ 50–200 Ω). Sinal passa com distorção mínima.
- CTRL = LOW (GND): Ambos desligados → DESLIGADO (R_off > 1 GΩ, vazamento ~pA). Alto isolamento.
Por Que Não Apenas Um MOSFET?
- NMOS sozinho: passa mal tensão alta (Vout ≤ VDD – Vthn).
- PMOS sozinho: passa mal tensão baixa (Vout ≥ Vthp).
- Combo paralelo → rail-to-rail com R_on constante.
Principais Aplicações
- Multiplexadores / Demultiplexadores Analógicos — Varredura de sensores, roteamento de áudio.
- Sample-and-Hold — TG + capacitor de hold = front-end track/hold para ADC.
- Level Shifting — CTRL oscila rail-to-rail; passa domínios 1.8 V ↔ 3.3 V.
- Chaves de Barramento / Isolamento — Hot-plug, gating de domínio de potência.
- CIs de Sinal Misto — Dentro de ADCs, DACs, seletores de entrada de op-amp, terminação DDR.
Armadilhas de Projeto
- Injeção de carga / feedthrough de clock → use gate dummy ou amostragem bottom-plate.
- Efeito de corpo modula R_on → mantenha ligações de corpo rígidas.
- Proteção ESD em pinos I/O (GGNMOS, diodos).
No design de CI CMOS, o transmission gate é o cavalo de batalha das chaves analógicas — simples, robusto e escalável.
