模擬開關(guān)和多路轉(zhuǎn)換器的作用主要是用于信號的切換。目前集成模擬電子開關(guān)在小信號領(lǐng)域已成為主導(dǎo)產(chǎn)品,與以往的機(jī)械觸點式電子開關(guān)相比,集成電子開關(guān)有許多優(yōu)點,例如切換速率快、無抖動、耗電省、體積小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺點,如導(dǎo)通電阻較大,輸入電流容量有限,動態(tài)范圍小等。因而集成模擬開關(guān)主要使用在高速切換、要求系統(tǒng)體積小的場合。在較低的頻段上f<10MHz),集成模擬開關(guān)通常采用CMOS工藝制成:而在較高的頻段上(f>10MHz),則廣泛采用雙極型晶體管工藝。
選擇開關(guān)時需考察以下指標(biāo):
通道數(shù)量 集成模擬開關(guān)通常包括多個通道。通道數(shù)量對傳輸信號的精度和開關(guān)切換速率有直接的影響,通道數(shù)越多,寄生電容和泄漏電流就越大。因為當(dāng)選通一路時,其它阻斷的通道并不是完全斷開,而是處于高阻狀態(tài),會對導(dǎo)通通道產(chǎn)生泄漏電流,通道越多,漏電流越大,通道之間的干擾也越強(qiáng)。
泄漏電流 一個理想的開關(guān)要求導(dǎo)通時電阻為零,斷開時電阻趨于無限大,漏電流為零。而實際開關(guān)斷開時為高阻狀態(tài),漏電流不為零,常規(guī)的CMOS漏電流約1nA。如果信號源內(nèi)阻很高,傳輸信號是電流量,就特別需要考慮模擬開關(guān)的泄漏電流,一般希望泄漏電流越小越好。
導(dǎo)通電阻 導(dǎo)通電阻的平坦度與導(dǎo)通電阻一致性 導(dǎo)通電阻會損失信號,使精度降低,尤其是當(dāng)開關(guān)串聯(lián)的負(fù)載為低阻抗時損失更大。應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實際情況選擇導(dǎo)通電阻足夠低的開關(guān)。必須注意,導(dǎo)通電阻的值與電源電壓有直接關(guān)系,通常電源電壓越大,導(dǎo)通電阻就越小,而且導(dǎo)通電阻和泄漏電流是矛盾的。要求導(dǎo)通電阻小,則應(yīng)擴(kuò)大溝道,結(jié)果會使泄漏電流增大。導(dǎo)通電阻隨輸入電壓的變化會產(chǎn)生波動,導(dǎo)通電阻平坦度是指在限定的輸入電壓范圍內(nèi),導(dǎo)通電阻的最大起伏值△RON=△RONMAX—△RONMIN。它表明導(dǎo)通電阻的平坦程度,△RON應(yīng)該越小越好。導(dǎo)通電阻一致性代表各通道導(dǎo)通電阻的差值,導(dǎo)通電阻的一致性越好,系統(tǒng)在采集各路信號時由開關(guān)引起的誤差也就越小。
開關(guān)速度 指開關(guān)接通或斷開的速度。通常用接通時間TON和斷開時間TOFF表示。對于需要傳輸快變化信號的場合,要求模擬開關(guān)的切換速度高,同時還應(yīng)該考慮與后級采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換器的速度相適應(yīng),從而以最優(yōu)的性能價格比來選擇器件。
除上述指標(biāo)外,芯片的電源電壓范圍也是一個重要參數(shù),它與開關(guān)的導(dǎo)通電阻和切換速度等有直接關(guān)系,電源電壓越高,切換速度越快,導(dǎo)通電阻越小。電源電壓越低,切換速度就會越慢且導(dǎo)通特性變差。因此對于3V或5V電壓系統(tǒng),必須選擇低壓型的器件來保證系統(tǒng)正常工作。另外,電源電壓還限制了輸入信號范圍,輸入信號最大只能到滿電源幅度,如果超過溝道就會夾斷。低電壓型的器件通常都是滿電源電壓幅度的,并且采用特殊的工藝來保證低電壓時開關(guān)具有很低的導(dǎo)通電阻。
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