#1 Sampling Switches

MOSFET을 이용해 스위치를 만들기는 매우 쉽습니다.
그저 MOSFET 하나로도 스위치가 되기도 하지요.

하지만 아날로그 스위치의 경우 FET이 입력 전압에 따라 on-resistance가 변하는 특성이 있어 왜곡이 생깁니다.

이를 알기 위해 Switched Capacitor 회로를 한번 보겠습니다.

(a)는 Vin이 0인경우, (b)는 Vin이 1인 경우입니다.
자세한 수식은 일단 넘어가고 위 사진을 통해 두가지 사실을 알 수 있습니다.

1. MOS Switch는 Source, Drain의 역할을 바꿔 줌으로 전류를 양방향으로 흐르게 할 수 있음.
2. 다음 그림처럼, 스위치가 켜지면 $V_{out}$은 $V_{in}$ 의 값을 따라가며, 스위치가 꺼지면 $V_{out}$ 은 일정한 전압으로 고정시킴

하지만 단일 MOSFET을 사용한 스위치 회로에는 치명적인 단점이 있는데
출력이 Threshold 전압 만큼 감소되어 나타난다는 것입니다.
예를 들어 입력 전압으로 VDD가 들어가도 출력이 VDD까지 나오는게 아니라 $V_{DD}-V_{TH} $ 까지 나오게 됩니다.

Sampling 회로에 더 큰 Voltage swing을 수용하기 위해
complementary Switch (Transmission Gate/TMG)를 써볼 수 있습니다.

input voltage가 switch의 on-resistance 차이를 보면

 그림과 같습니다. 하지만 Complementary Switch를 사용하게 되면 Rail to Rail로 입력을 받아오는것이 가능해집니다.