耗尽型模拟开关无电源也能高性能连接

耗尽型模拟开关无电源也能高性能连接耗尽型MOSFET开关，一度不那么受欢迎，且常被视为典型的增强型FET的同属，却在最近几年中越来越受欢迎。安森美半导体投入该技术，开发出越来越多的耗尽型模拟开关系列。这些开关越来越多地用于很好地解决工程问题。此博客将使读者更好地了解这些实用的器件的能力，并介绍方案示例。简介增强型FET用于当今绝大多数电子产品中，工作模式基于简单的概念。考虑到增强型NFET采用共源极结构（图1，左）-当门极与源在相同的电势，漏源极之间的沟道电阻很高，我们认为晶体管是‘关断’的。这些FET需要一个正的门极到源电压，以导通沟道，并在漏源极之间传导。当没有完全饱和时，这些FET的沟道电阻会有很大的变化。这可能导致模拟信号的问题，需要在整个信号幅度范围的低失真。此外，当采用增强型FET的模拟开关失去电源时，其状态是不确定的;它不会很好地传导，很可能也不会很好地隔离信号。图1：增强型对比耗尽型MOSFET耗尽型FET与增强型FET互为补足：对于采用相同结构的耗尽型NFET（图1,右），沟道电阻较低，并且沟道被认为是“导通”的。因此，在默认的无电源状态下，耗尽FET是传导的，且由于它们的设计，其沟道电阻是线性的，这使得它们在整个信号幅度范围具有极低的失真。基于耗尽型FET的模拟开关通常有控制电路，以便在器件上电时启用或禁用开关路径。该控制电路使用电荷泵产生隔离开关路径所需的电压。因此，禁用（隔离）开关路径会耗电。对于信号隔离时间相对较短的应用来说，这通常不是问题。否则，选择一个电荷泵耗电低的器件是很重要的。虽然许多硅供应商吹嘘他们的耗尽型方案为默认的“导通”，但其器件的电阻并不是完全线性的，导致信号失真或电阻率不一致。安森美半导体开发了专有的耗尽型FET，配合专利的设计技术，以在无电源时失真较低。解决降噪耳机电池电量耗尽的问题当降噪耳机首次被广泛使用时，使用它们的好处显而易见。人们终于可以忍受那些漫长而嘈杂的飞机旅行了;在背景噪音的嗡嗡声中，听着那首最受欢迎的古典音乐，从普通的体验变成了沉浸式的体验。但是，这些耳机需要电池才能消除噪音，当电池耗尽时，耳机就没用了。有些设计试图克服这一点，通常是通过机械旁路开关，但这些方案总是需要用户亲自动手。考虑FSA553：当供电时，这负摆幅、双通道SPST耗尽型模拟开关与降噪的DSP并联，支持设计人员通过耳机中降噪的DSP传送立体声音频，同时电池进行充电。当电池电压降到对DSP太低时，对DSP和FSA553的电压供应就会禁用。在这种状态下，音频信号绕过DSP并通过FSA553路由到耳机，从而创建改进的用户体验，其中音频聆听体验在电池放电时自动继续。FSA553的0.4欧姆（典型值）低信道电阻和-104dBV徘A加权）超低总谐波失真加噪声（THD+N）的提供低损耗和实际无失真的立体音频旁路。采用USBTypeC移动设备附件可省电考虑通过USBTypeC将移动设备连接到受电附件的应用。一旦附件通过VCONN连接并通电，附件中仍有电

流流过接地的Ra电阻（图2）。对于5V的VCONN和1千欧姆的Ra,提供5mADC电流，这无需从移动设备获取。然而，对于使用微控制器或类似器件的附件，附件器件上的单通道SPST耗尽型模拟开关如FSA515与Ra电阻器串联可提供能力以在完成USBTypeC检测之后隔离Ra电阻器接地路径。VcoNN-PoweredAccessory/Type-CVcoNN-PoweredUSBDeviceType-C图2：Type-C附件在检测后有电流流过Ra电阻通过在附件控制器上使用GPIO和一些固件编码以在成功检测后对FSA515的VDD引脚供电（图3），在连接时，所增加的电流消耗可从5mA减小到仅约30uA，节省了近25mW的功率。此外，FSA515的超小占位减少了所增加的方案面积到2，包括分立器件。VtBiirPnvYOfed小国《旧5前第『VcQtejrPcwflr&dUSB口的心图3：Type-C附件在检测后隔离Ra电阻机会耗尽型模拟开关具有多种用途，并特别适用于在没有电源的情况下传导高保真信号。这使得它们常用作旁路开关，可在需要时用作在电源