CMOS模拟开关的选择与典型应用

一、序言：早期的模拟开关大部分在20V的电源电压下工作，传导电阻为数百欧姆，主要用于模拟信号号码和数字控制接口，集成模拟交换机的性能近年来有了很大提高，运行得很低电源电压，具有低传导电阻、小型封装尺寸和良好的开关功能。测试设备，通信产品、PBX/PABX设备和多媒体系统等。一些具有低传导电阻和低工作电压的模拟开关成为机械继电器的理想替代品。模拟交换机的使用方法比较简单，但在特定应用中，必须根据实际使用情况合理地选择。正文中的注释介绍了仿真开关的基本特性和几种特殊仿真开关的一般应用。第二，正确选择CMOS交换机：1，传导电阻：由n通道MOSFET和p通道MOSFET并行处理的传统模拟交换机结构，如图1所示使用与其他VIN值对应的p通道MOSFET和n通道MOSFET的诱导双向传输信号的配置根据输入电压(VIN)，传导电阻(Ron)的关系在图2并行结构中得到考虑到温度和电源电压的影响，RON与VIN保持线性关系，从而导致插入损耗更改，从而产生模拟交换机设计者可以使用不需要的总谐波失真(THD)，将RON根据VIN变化的方式降至最低计算下一代模拟交换机面临的主要问题。传导电阻还与交换机的电源电压相关。图3显示随着电源电压的降低RON的增加。MAX4601的电源电压为5V时，最大RON为8，时电源电压为12V时，最大论为3；电源电压为24V最大值只有2.5 。罗恩的存在会产生信号电压原始跌落、坠落量与通过开关流动的电流成正比，适合电流的这个下降量在系统的容限范围内，节省罗恩的费用很高，所以要按照实际情况做要称重。确定Ron后，还应考虑通道之间的不匹配多度和罗恩的平整度。ATMEL代理通道不匹配用于描述相同的芯片。频道之间的罗恩差异；RON的平面度用于说明每个过程指定信号范围内通道的罗恩变化。这两种人参数字的典型值为2 到5 ，对于低罗恩模拟交换机某些参数只有0.5 。不一致/论，平整度/论比率越小，模拟开关的准确度越高。电荷注入：低罗恩不适合所有应用，低罗恩需要占用更大的芯片面积，因此每个开关周期都会产生一个大的输入电容器，在充放电过程中可以消耗更多的电流。时间常数t=RC，充电时间取决于负载电阻(r)和电容(c)，通常持续数十ns。这表明低罗恩开关更长传导和阻塞时间。Maxim提供两种类型的交换机：迷你SOT23软件包、MAX4501和高达4502的传导电阻很高，但开关速度很快。MAX4514和MAX4515的传导电阻较小开关时间长。3，系统电源：为单个电源系统选择模拟交换机时，应尽可能适合单个电源不需要单独的V-和GND针脚的产品，节省针脚，使SPDT(短剑双掷)交换机封装在小型SOT23-6中。同样，低压双电源系统必须使用双电源开关具有独立的v和GND插针，尤其是与标准CMOS或TTL级别的逻辑接口SPST交换机(MAX4529)也可以包含在SOT23-6包中。许多高质量的模拟系统仍有高双极电源(如15V或12V电源)在模拟交换机连接到这些电源时需要额外的电源针脚脚通常标记为VL，VL连接到系统的逻辑电源，5V或3.3V通常保证输入逻辑信号正确逻辑水平可以提高噪声裕度，降低功耗。模拟交换机只能处理超过电源电压振幅的信号，因此输入信号振幅必须符合规定对于在指定电源电压范围内不受保护的模拟交换机，过高或过低的输入信号位于交换机内部22，极网络产生不受控制的电流，导致模拟交换机永久损坏三、几种特殊的模拟交换机：1，高频t开关t交换机适用于视频和其他频率大于10MHz的情况如图4所示，两个模拟交换机(S1、S3)串行配置，其他交换机S2位于地面和S1、S3ATMEL agent在交点之间使用高于脱离隔离的交换机单个开关，因为寄生电容与每个串行开关平行，分离的t型开关按频率增加电容串扰。变得更大。因此，影响开关高频特性的关键是交换机的断开连接状态，而不是断开连接状态。t型开关打开时，S1和S3关闭，S2断开开放；开放。交换机断开时，S1、S2断开，S3关闭要通过串行MOSFET寄生电容耦合到输出端的输入信号被分离为S3旁路。10MHz视频t交换机(MAX4545)的阻挡隔离达到-80dB，标准模拟交换机(MAX312)的阻挡隔离-只有36dB。2，小型封装CMOS交换机的优点包括6英尺SOT23交换机的小型封装尺寸，不包括机械部件(与舌簧相同)其他电气产品)、Maxim提供的小型视频交换机(MAX4529)和标准低压SPDT交换机(MAX4544)6英尺SOT23封装的电源范围为2.7V至12V。Maxim还具有多种功能，例如CD4066使用新推出的模拟交换机(如MAX4610-MAX4612)，最多可兼容4610针在行业标准4066下工作，在较低的电源电压(2V)下实现更高的准确度和通道间工作最大不匹配电阻为4 。平度在8 以内。这些型号具有三种不同的传导电阻(5V)开关设置小于100)的低电压应用，使用小型14英尺TSSOP封装(6.5 x 5.1 x 1.1 mm3)解决了电路板大小紧张问题。3、ESD保护交换机基于Maxim成功的ESD保护接口产品，某些模拟交换机引入了15kV ESD保护电路新型模拟交换机可承受15kV静电冲击，完全符合IEC1000-4-2级别4标准，具有所有模具建议的输入路径将根据mani kin ESD检查和IEC1000-4-2进行气隙放电模式检查。MAX4551-4553针脚与多路系统的各种标准交换机(如DG201/211和MAX391)兼容散热产品(如74HC4051和MAX4581)还开发了具有ESD保护的多路复用器。鸟屎您不必使用昂贵的TranszorbsTM设备保护模拟输入。4、故障保护开关模拟交换机的电源电压限制了输入信号的范围，通常此限制会限制模拟交换机的使用没有影响，但是在某些应用程序中，当系统关闭时，模拟交换机的输入部分仍有信号，此时输入导致信号超出电源电压的范围，t-t人员会导致开关永久性损坏。Maxim新的模拟交换机和多路转换器具有故障保护功能，在断电时提供25V的过电压保护保护电压达40V，处理整个电源摆动信号，传导电阻低。在故障状态下输了入口设置为高电阻状态，与开关状态和负载电阻无关，只有nA级泄漏电流通过信号源流。5，负载-感应开关在过去的几年中，Maxim推出了新的模拟交换机系列，包括MAX4554-MAX4556负载-检测适用于自动检测设备(ATE)中的Kelvin测试的交换机。每个型号都具有用于加载电流的低用于检测电阻、大电流开关和电压或切换保护线的高电阻开关。15V电源，电流开关指南电阻为6 ，感应开关传导电阻为60 ，MAX4556内置三向SPDT开关。感应开关加载主要是高精度系统和远距离距离测量系统(图5)，在4线测量中，2线为负载电压或电流，剩下的2条线直接连接到负载感用船连接。双线系统、负载电压检测线和加荷载线连接至荷载的两端。由于负载电压或电流沿线发生压降，因此负载电压大于信号源电压略低，负载和信号源之间的距离和负载电流，传导电阻等会引起负载电压的衰减。采用4直线方法减少了信号淡入度，四直线方法中有两个被附着电压感应线上的电流可以忽略。新负载感应开关简化了许多应用，如nV级电压表、飞欧电阻表等。6、校准多路转换器校准多路转换器主要是高精度A/D转换器和自我监控系统，芯片内组合结构主要包括在输入基准电压下生成准确电压比的模拟开关，以及以下高精度电阻分布器选择其他输入的多路复用器。在此类型的设备上，可以使用MAX4539和MAX4540修改A/D转换中的两个主要错误：偏移错误和增益错误。在AT89C2051微处理器的串行接口控制下使用内部精密分压器基准4.096V至15/4096和4081/4096的增益和偏移电压测量中的A/D转换器，15/4096基准电压15mV，二进制数字输出00000111，测