Circuit porte de transmission : L’interrupteur analogique à MOSFETs parallèles

Une porte de transmission (TG) est un interrupteur analogique bidirectionnel, commandé en tension, réalisé en parallelant un NMOS et un PMOS. Elle passe les signaux rail-à-rail avec une résistance d’état passant faible et plate.

Symbole et structure

 IN ────┬──||──┬── OUT │ NMOS │ CTRL┤ ├ │ PMOS │ GND VDD 

• Grilles reliées → signal de commande CTRL.
• Sources reliées → IN.
• Drains reliés → OUT.
• Substrats : corps NMOS → GND, corps PMOS → VDD (généralement).

Fonctionnement

• CTRL = HAUT (VDD) : NMOS passant (Vgs > Vth), PMOS passant (Vsg > |Vth|) → ON (R_on ≈ 50–200 Ω). Signal passe avec distorsion minime.
• CTRL = BAS (GND) : Les deux bloqués → OFF (R_off > 1 GΩ, fuite ~pA). Haute isolation.

Pourquoi pas un seul MOSFET ?

• NMOS seul : mauvais passage tension haute (Vout ≤ VDD – Vthn).
• PMOS seul : mauvais passage tension basse (Vout ≥ Vthp).
• Combo parallèle → rail-à-rail avec R_on constant.

Applications clés

1. Multiplexeurs / Démultiplexeurs analogiques – Scanner capteurs, routage audio.
2. Échantillonnage-Maintien – TG + condensateur maintien = entrée track/hold pour ADC.
3. Niveau de décalage – CTRL swing rail-à-rail ; passe domaines 1,8 V ↔ 3,3 V.
4. Commutateurs bus / Isolation – Hot-plug, gating domaines alimentation.
5. Circuits mixtes – À l’intérieur ADC, DAC, sélecteurs entrées ampli-op, terminaison DDR.

Pièges de conception

• Injection de charge / feedthrough horloge → utiliser grille factice ou échantillonnage plaque inférieure.
• Effet de corps module R_on → garder liaisons corps rigides.
• Protection ESD sur broches I/O (GGNMOS, diodes).

En conception CI CMOS, la porte de transmission est l’interrupteur analogique cheval de bataille – simple, robuste, évolutif.