为什么传输门要nmos和pmos两条通路

传输门（Transmission Gate），通常由NMOS（互补金属氧化物半导体）和PMOS（P型金属氧化物半导体）双极型晶体管组成，是为了实现高输入电阻和双向工作能力。这样设计的原因有以下几点：

1. **互补效应**：
NMOS和PMOS是互补对，一个工作在线性区，另一个处于截止区，两者组合可以实现几乎无漏电流的状态，提高了静态电流效率，减少功耗。

2. **电流方向控制**：
当两个晶体管都开启时，可以同时导通电流，一个方向是正向，即NMOS的源到漏；另一个方向是反向，即PMOS的源到漏。这使得传输门既能作为导通路径，又能作为断开路径，提供了双向电流控制的能力。

3. **线性特性**：
结合这两个晶体管，传输门可以实现线性电压控制下的开关功能，这对于模拟电路尤其重要，因为它们能够精确地控制信号的增益和传输。

4. **输入电阻**：
因为每个晶体管都是独立工作的，所以当其中一个关闭时，另一个保持打开状态，可以提供很高的输入阻抗，适合做输入缓冲电路。

总的来说，使用NMOS和PMOS两条通路的设计使得传输门具有更广泛的应用场景和更高的性能灵活性。

相关问题

低侧nmos与高侧pmos的推挽式输出结构

### 低侧 NMOS 和高侧 PMOS 组成的推挽式输出结构工作原理

推挽式输出结构是一种常见的电路设计方式，用于实现高效的信号驱动能力。它由一个 NMOS 管作为低侧开关和一个 PMOS 管作为高侧开关组成[^1]。

#### 工作模式分析
在这种结构中，NMOS 的源极连接到地 (GND)，而 PMOS 的源极则连接到电源电压 \( V_{DD} \)[^2]。通过控制输入信号 INT，可以选择性地开启其中一个 MOSFET 来决定输出 OUT 是处于高电平还是低电平：

- 当 **INT = 1** 时，NMOS 导通，PMOS 关断。此时电流路径是从 GND 到负载再到 OUT 节点，因此 OUT 输出为低电平 (GND)。

- 当 **INT = 0** 时，PMOS 导通，NMOS 关断。由于 PMOS 的栅极相对于其源极为负压 (\( V_{GS} < 0 \))，PMOS 可以正常导通，从而将 OUT 连接到 \( V_{DD} \)，使 OUT 输出为高电平。

这种交替工作的机制确保了在任意时间只有一个晶体管处于导通状态，减少了静态功耗并提高了效率[^3]。

#### 设计注意事项
为了保证推挽输出结构能够稳定可靠运行，在实际应用中有几个重要方面需要注意:

1. **逻辑电平兼容性**: 输入信号 INT 应该具有足够的幅度来完全打开或关闭对应的 MOSFETs。对于 PMOS 特别来说, 它们通常需要低于它们 S 极电压一定量值的门控电压才能被激活。

2. **防止直流通路形成**: 如果两个 FET 同时短暂时间内都被触发进入 ON 状态，则会在供电轨之间创建一条短路路径 ("shoot-through current") ，这不仅浪费能量还会损坏器件 。为此可以通过加入死区时间(dead time) 控制策略或者采用专用 IC 解决此问题 .

3. **寄生效应管理**: 大功率切换过程中可能引发一些不良现象比如振铃(ringing), 尖峰噪声(spike noise). 使用合适的RC缓冲网络可以帮助缓解这些问题.

def push_pull_output(int_signal, vdd):
    """
    Simulate the behavior of a Push-Pull Output using Python.
    
    Parameters:
        int_signal : bool or int {0, 1}
            Input signal controlling which transistor is on.
        vdd : float
            Supply voltage level when output should be high.
            
    Returns:
        out_voltage : str
            The resulting output state as either 'VDD' or 'GND'.
    """
    if isinstance(int_signal, bool): 
        int_signal = int(int_signal)

    if not (int_signal == 0 or int_signal == 1):
        raise ValueError("Input must be binary value")

    if int_signal == 1:
        return "GND"
    elif int_signal == 0:
        return f"{vdd:.2f}"