Ein Transmission-Gate oder zu Deutsch Übertragungsgatter ist eine Schaltung in CMOS-Technik welche eine Signalleitung mit einem Digitalen Signal steuern kann. Das übertragene Signal kann sowohl Digital, als auch Analog sein. In diesem Beitrag wird die Schaltung gezeigt.

Die Schaltung:

Ziel der Schaltung ist es, eine niederohmige Verbindung zwischen Eingang oder Ausgang herzustellen, wenn das Steuersignal anliegt. Liegt kein Steuersignal an, so soll die Schaltung nicht leiten.

Ausgangspunkt bildet ein Transistorpaar: ein NMOS und ein PMOS. Diese sind so verschaltet, dass das Steuersignal jeweils auf dem Gate der Transistoren liegt. Der Source-Anschluss des NMOS und der Drain-Anschluss des PMOS sind miteinander verbunden, hier liegt das Eingangssignal an. Am Drain des NMOS und Source des PMOS liegt das Ausgangssignal an. Das Besondere: der Bulkanschluss des PMOS Transistors ist nicht mir der Source verbunden, sondern liegt auf der Versorgungsspannung. Das Bulkpotential des NMOS liegt auf Masse. Mit einem hochohmigen Widerstand ist das Ausgangssignal auf Masse gelegt, um im ausgeschalteten Zustand ein definiertes Potenzial zu haben. Das Steuersignal des PMOS ist mit einem Inverter invertiert.

Simulation:

Für die Simulation wurde als Eingangssignal ein 1kHz Sinus mit einer Amplitude von 1V und einem Gleichspannungsoffset von 2,5V (Blau). Als Steuersignal liegt ein 5V TTL Logik Signal an (Schwarz). Wie zu erwarten verhält sich das Ausgangssignal (rot) während der eingeschalteten Phase wie das Eingangssignal. Ist das Transmissiongate ausgeschaltet, liegt die Ausgangsspannung auf Masse = 0V.

Probleme:

Die Schaltung funktioniert so zwar gut, jedoch müssen die Bulkpotential auf andere Spannungen als die Source gelegt werden. Dies limitiert das Transmissiongate nur auf integrierte Schaltkreise oder erfordert den Einsatz von speziellen Mosfets mit getrennten Bulkanschluss.