Ключи на полевых транзисторах, схемы которых представлены на рис.16.6, бывают с резистивной нагрузкой (рис.16.6,а,б) . динамической нагрузкой (рис. 16.8,а), когда транзистор выполняет роль резистора . на комплиментарных парах (рис7.8,б), т.е. на транзисторах с разными типами проводимости каналов.
В ключах с резистивной нагрузкой (см. рис.7.7.,а,б), когда транзистор закрыт, выходное напряжение стремится к напряжению источника питания (уровень логической единицы U1). Если транзистор открыт входным сигналом, то на открытом транзисторе остаточное напряжение порядка 0,02…0,04 В.
 а б Рис.16.6.Ключи с резистивной нагрузкой |
Для уменьшения остаточного напряжения вместо резистора Rc используют транзистор (см. рис. 7.8,а), затвор которого может соединяться с истоком или стоком.
В этой схеме ключа роль динамической нагрузки выполняет транзистор VT2. В запертом состоянии ключа, когда на затвор транзистора VT1 подано напряжение Е3— < . U0, положение рабочей точки определяется пересечением обратных характеристик стоковых p-n-переходов активного (VT1) и нагрузочного (VT2) транзисторов и максимальное выходное напряжение близко к напряжению источника стокового питания Umax ≈ ЕC.
В открытом состоянии ключа, когда на затвор подано напряжение Е3+ > . U0, рабочая точка В лежит на квазилинейном участке характеристики транзистора VТ1, на котором остаточное напряжение Uост является ничтожно малым. Если бы в открытом состоянии нагрузочный транзистор был закрыт, то выходное напряжение стремилось бы к нулю, и ключ не потреблял бы энергии в статических состояниях.
 а б Рис. 16.7 Ключи с динамической нагрузкой |
Это достигается на ключах на комплементарных транзисторах (см. рис16.7,б). Транзистор VT2 – ключевой, а транзистор VT1 – нагрузочный. Затворы обоих транзисторов объединены и являются входом ключа. При нулевом потенциале на затворах транзистор VT2 закрыт, а транзистор VT1 открыт и работает в линейной области. Напряжение на выходе ключа практически равно Uип. При подаче на затворы напряжения близкого к Uип транзистор VT1 закрывается, а транзистор VT2 открывается. На выходе формируется уровень напряжения, близкий к потенциалу земли.
Характерной особенностью комплементарных ключей (рис16.8.б) является то, что они практически не потребляют мощности как в закрытом, так и в открытом состоянии. Однако устойчивые состояния различаются чётко по уровню выходного напряжения. При низком значении Е3+, когда транзистор VT1 заперт, напряжение Uсиг на открытом транзисторе VТ2 ничтожно мало и, следовательно, выходное напряжение Umax≈ЕC. При высоком значении Е3+ открыт транзистор VT1, и напряжение на нём мало, что и определяет величину остаточного напряжения Uост ключа. Быстродействие комплиментарных ключей почти на порядок выше,чем у двух других типов ключей на МДП-транзисторах и сохраняется при уменьшении напряжения питания. Время переключения можно свети к минимальному,применив транзисторы в комплементарной паре с одинаковым пороговым напряжением.
Для всех трёх типов ключей на МДП-транзисторах главным путем повышения быстродействия является уменьшение суммарной ёмкости, включающей ёмкость затвор-канал, ёмкость сток-подложка, ёмкости затворов относительно областей истока и стока, обусловленные перекрытием затвора и т.д.
