Funktionsweise Transmission-Gate

[Fabian S. (jacky2k)]

Hallo,
wir haben vor einigen Monaten in der Vorlesung das Transmission-Gate 
durchgenommen und nun stehen Prüfungen an und ich habe da eine kleine 
Verständnisfrage.
Im Anhang ist das Bild der Wikipedia eines Transmission-Gates.
Meine Frage ist nun eigentlich simpel: Warum benötige ich 2 Mosfets? 
Wenn ich einen n-Kanel nehme mit herausgeführtem Bulk ist die 
Gate-Bulk-Spannung schon mal komplett unabhängig von der Signal-Spannung 
und ich kann immer ein Feld erzeugen.
Wenn ich solch ein Feld erzeuge, leitet der Mosfet meines Wissens nach 
in beide Richtungen, also würde das doch mit einem Mosfet auch 
funktionieren.
Wo liegt mein Denkfehler?

[Anja (Gast)]

Die Leitfähigkeit des N-Kanals nimmt mit zunehmender Spannung ab
-> der Kanalwiderstand steigt.

Beim P-Kanal ist es genau umgekehrt.

-> bei geschickter Anpassung der beiden FETs bleibt der Kanalwiderstand 
fast unabhängig von der Ein bzw. Ausgangsspannung.

Gruß Anja

[Fabian S. (jacky2k)]

Das heißt wenn ich nur geringe Ströme habe kann ich auch einfach einen 
nehmen?
Und bei Spannung meinst du Drain-Source Spannung?

[Anja (Gast)]

Fabian S. schrieb:
> Das heißt wenn ich nur geringe Ströme habe kann ich auch einfach einen
> nehmen?

Ich würde das anders ausdrücken: wenn sich die Eingangsspannung nur 
wenig ändert.
(Die meisten multiplizierenden D/A-Wandler haben nur einen FET der um 
Linearitätsfehler klein zu halten in der Nähe von 0V = virtuelle Masse 
des Operationsverstärkers betrieben wird).

Bei großen Änderungen an einem FET kann es ja sein daß der Kanal wieder 
sperrt.

> Und bei Spannung meinst du Drain-Source Spannung?
Die Differenz ist ja bei aktiviertem Schalter hoffentlich nahe 0V.
Wobei für den FET normalerweise (bei fester Substrat-Spannung) die 
Gate-Source-Spannung den Kanalwiderstand bestimmt.

Gruß Anja

[Fabian S. (jacky2k)]

Gate-Source spannung? Was hat die denn damit zu tun? Wenn ist das doch 
die Gate-Bulk Spannung? Und die kann ich ja frei wählen, umabhängig von 
der Source-Spannung. Source und Bulk sind schließlich nicht verbunden.

[Wilhelm F. (Gast)]

Fabian S. schrieb:

>Das heißt wenn ich nur geringe Ströme habe kann ich auch
>einfach einen nehmen?

Nein, denn es sollte ja ein weiter Spannungsbereich analog geschaltet 
werden, und zwar zwischen VCC und GND. Daher ein P-Kanal und ein 
N-Kanal.

Das Transmissionsgatter, welches aus je einem P-Kanal- und einem 
N-Kanal-Transistor besteht, sollte idealerweise über den gesamten 
Betriebsspannungsbereich und durchgeschaltet einen Bahnwiderstand haben, 
der gegen 0 Ohm geht.

In der Praxis ist das tatsächlich nicht so. Ist die Nutzspannung nahe an 
VCC, leitet am besten der P-Kanal-Transistor, während der 
N-Kanal-Transistor kaum noch leitet (da dessen U_GS verschwindet). Bei 
Nutzspannung nahe GND ist es genau umgekehrt. Bei Nutzspannung in der 
Mitte zwischen VCC und GND leiten beide gleich gut, da ist die 
Überschneidung.

Was macht ihr da eigentlich im Studium? Gibt es da nicht vorher mal eine 
Bauelemente-Vorlesung, mit Transistor-Grundlagen?

[Fabian S. (jacky2k)]

> Was macht ihr da eigentlich im Studium? Gibt es da nicht vorher mal eine
> Bauelemente-Vorlesung, mit Transistor-Grundlagen?
Ja gab es, da haben wir jedoch nichts gelernt, dann kam neuer Prof und 
der hat komplett andere Voraussetzungen.

Meine Frage bleibt: Was hat in dem Fall U_gs mit der Stärker der 
Durchsteuerung zu tun? Ich habe einen herausgeführten Bulk und dann ist 
doch U_gb interessant dafür wie stark der Kanal ausgeprägt ist????

[Anja (Gast)]

Fabian S. schrieb:
> Gate-Source spannung? Was hat die denn damit zu tun? Wenn ist das doch
> die Gate-Bulk Spannung? Und die kann ich ja frei wählen, umabhängig von
> der Source-Spannung. Source und Bulk sind schließlich nicht verbunden.

Gegenfrage: warum haben alle Analogschalter einen von der 
Eingangsspannung abhängigen Kanalwiderstand? Nach Deiner Theorie müßte 
ja der Kanalwiderstand bei konstanter Versorgung (Bulk) unabhängig von 
der Signalspannung sein.
-> da wären viele meiner Linearitätsprobleme gelöst.

Gruß Anja

[Fabian S. (jacky2k)]

Ich habe nie behauptet, dass meine Theorie der Wahrheit entspricht.
Ich wollte wissen wo mein Fehler ist und deine Antwort hat da bislang 
nicht weiter geholfen.
Ich sehe nur nicht wie bei einem herausgeführtem Bulk die Spannung am 
Source noch irgendetwas mit der Durchsteuerung zu tun hat. Und es ist 
auch aus dem Bild nicht einmal ersichtlich was Source ist. Denn es gibt 
da meiner Meinung nach keinen Unterschied mehr zwischen Source und 
Drain.

[Wilhelm F. (Gast)]

Fabian S. schrieb:

>Was hat in dem Fall U_gs mit der Stärker der
>Durchsteuerung zu tun?

Nun, das ist die Steuerspannung für den FET. Da aber das analoge 
Nutzsignal, welches man durchschalten möchte, irgendwo zwischen VCC und 
GND herum kreist, schwankt damit auch die Steuerspannung der FET. Sie 
sind mal mehr oder weniger stark durchgeschaltet.

Sorry, ich konnte deinen Dateianhang oben nicht öffnen, und gehe von 
allgemein bekannten Transmissionsgattern aus.

Hast du mal noch einen anderen Link?

>Ich habe einen herausgeführten Bulk

Was willst du denn damit? Integrierter Schaltkreis? Bulk wird in der 
Regel einfach nur an Masse gelegt.

[Fabian S. (jacky2k)]

Hier ist das Wiki Thumbnail: 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/3/39/Transmission_gate.svg/360px-Transmission_gate.svg.png

Und ich meine immernoch, dass die Steuerpannung eines Mosfets nur U_gs 
ist, wenn der bulk am source hängt. Das tut er aber nicht.

[(prx) A. K. (prx)]

Ist nicht so einfach wie du glaubst
http://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor#Substratvorspannung.2C_Back-Gate-Steuerung.2C_Body-Effekt
http://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET#Body_effect

[Wilhelm F. (Gast)]

Vielleicht hilft das hier noch weiter:

http://de.wikipedia.org/wiki/Transmission-Gate

Die Funktionsweise ist dort ausgezeichnet erklärt.

Wenn nicht, bitte weiter fragen.