Funktion De-/Multiplexer

Schau mal genau hin: Von den oberen vier Transistoren sind zwei p-Kanal-FETs und zwei n-Kanal-FETs.

Im Moment interessiert uns nur das rechte Paar.
Eine solche Parallelschaltung von N-MOSFET und P-MOSFET bezeichnet man als Transmission Gate.
Wenn der n-FET positiv angesteuert wird und der p-FET negativ, dann leiten beide, und die Y und Z Anschlüsse sind niedrohmig miteinander verbunden, - und zwar unabhängig von der Stromrichtung!
- Wenn andererseits der n-FET negativ angesteuert wird und der p-FET positiv, dann sperren beide Transistoren und Y und Z sind voneinander isoliert.

Die komplementäre Ansteuerung der beiden Transistoren wird durch das am Eingang befindliche NOR und den darauf folgenden Inverter erledigt.

Auf diese Weise stellt das Transmission Gate einen Analogschalter dar, und da er wie ein Relaiskontakt bidirektional arbeitet, kann man damit sowohl Multiplexer wie auch Demultiplexer aufbauen.

Die ersten Analogschalter (CD4016) waren auch tatsächlich so einfach aufgebaut.

So schön das Prinzip aussieht, so hatte es doch den Nachteil, dass die beiden Transistoren des TG etwas hochohmiger werden, wenn die Signalspannung sich der halben Speisespannung nähert.
Dadurch können beim Durchleiten von Analogsignalen Verzerrungen auftreten, was natürlich unerwünscht ist.
Deshalb bekam der CD4016 bald einen verbesserten Nachfolger, den CD4066, der zusätzlich die drei Transistoren der linken Seite besaß.
Damit wird zusätzlich noch die Substratspannung der rechten Transistoren gesteuert, wodurch der Widerstandsanstieg in der Mitte der Speisespannung nahezu verschwindet.

Von dieser Grundschaltung sind dann mit ein bischen zusätzlicher Decodier-Logik die drei Analog-Multiplexer 4051, 4052 und 4053 abgeleitet worden.

P.S.:
Ach ja: Bei Philips heißt die Serie HEF4000, aber die sind erst spät auf den CMOS-Zug aufgesprungen.
Der Erfinder RCA nannte sie CD4000, und bei Motorola waren die Bauteile als MC14000 Serie erhältlich.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Jan 2012 16:48 ]