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模拟开关选择方法  

2013-08-11 22:38:11|  分类: 电子电路 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       模拟开关和多路转换器的作用主要是用于信号的切换。目前集成模拟电子开关在小信号领域已成为主导产品,与以往的机械触点式电子开关相比,集成电子开关有许多优点,例如切换速率快、无抖动、耗电省、体积小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺点,如导通电阻较大,输入电流容量有限,动态范围小等。因而集成模拟开关主要使用在高速切换、要求系统体积小的场合。在较低的频段上f<10MHz),集成模拟开关通常采用CMOS工艺制成:而在较高的频段上(f>10MHz),则广泛采用双极型晶体管工艺。

选择开关时需考察以下指标:

  通道数量 集成模拟开关通常包括多个通道。通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响,通道数越多,寄生电容和泄漏电流就越大。因为当选通一路时,其它阻断的通道并不是完全断开,而是处于高阻状态,会对导通通道产生泄漏电流,通道越多,漏电流越大,通道之间的干扰也越强。

  泄漏电流 一个理想的开关要求导通时电阻为零,断开时电阻趋于无限大,漏电流为零。而实际开关断开时为高阻状态,漏电流不为零,常规的CMOS漏电流约1nA。如果信号源内阻很高,传输信号是电流量,就特别需要考虑模拟开关的泄漏电流,一般希望泄漏电流越小越好。

  导通电阻 导通电阻的平坦度与导通电阻一致性 导通电阻会损失信号,使精度降低,尤其是当开关串联的负载为低阻抗时损失更大。应用中应根据实际情况选择导通电阻足够低的开关。必须注意,导通电阻的值与电源电压有直接关系,通常电源电压越大,导通电阻就越小,而且导通电阻和泄漏电流是矛盾的。要求导通电阻小,则应扩大沟道,结果会使泄漏电流增大。导通电阻随输入电压的变化会产生波动,导通电阻平坦度是指在限定的输入电压范围内,导通电阻的最大起伏值△RON=△RONMAX—△RONMIN。它表明导通电阻的平坦程度,△RON应该越小越好。导通电阻一致性代表各通道导通电阻的差值,导通电阻的一致性越好,系统在采集各路信号时由开关引起的误差也就越小。

  开关速度 指开关接通或断开的速度。通常用接通时间TON和断开时间TOFF表示。对于需要传输快变化信号的场合,要求模拟开关的切换速度高,同时还应该考虑与后级采样保持电路和A/D转换器的速度相适应,从而以最优的性能价格比来选择器件。

  除上述指标外,芯片的电源电压范围也是一个重要参数,它与开关的导通电阻和切换速度等有直接关系,电源电压越高,切换速度越快,导通电阻越小。电源电压越低,切换速度就会越慢且导通特性变差。因此对于3V或5V电压系统,必须选择低压型的器件来保证系统正常工作。另外,电源电压还限制了输入信号范围,输入信号最大只能到满电源幅度,如果超过沟道就会夹断。低电压型的器件通常都是满电源电压幅度的,并且采用特殊的工艺来保证低电压时开关具有很低的导通电阻。
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