MOS管-多路模擬開關(guān)應(yīng)用技巧分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-04-21
1.性能指標(biāo) 模擬開關(guān)由于采用的是集成MOS管作為開關(guān)的器件實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能；由于MOS管自身物理特性，在使用的時(shí)候需要注意一下幾個(gè)性能指標(biāo)：
2.開關(guān)速度： 模擬開關(guān)的開關(guān)速度一般能達(dá)到兆Hz的速度，可以快速實(shí)現(xiàn)鏈路切換。
3.開關(guān)耐壓： 模擬開由于其應(yīng)用的信號(hào)鏈路為*板低壓工作環(huán)境，關(guān)耐壓值一般在15v以內(nèi)；常見的有3.3v、5v、12v、15、等最大耐壓值；選擇時(shí)必須注意信號(hào)鏈路的最大電壓與器件最大耐壓值。
4.開關(guān)最大電流： 模擬開關(guān)的導(dǎo)通能夠承受的最大電流值，現(xiàn)在常見的模擬開關(guān)的開關(guān)最大電流一般在幾百毫安以內(nèi)；安培級(jí)別的模擬開關(guān)很少。
5.導(dǎo)通電阻： 常見的模擬開關(guān)的導(dǎo)通阻抗一般從幾個(gè)歐姆到100歐姆之間；在模擬信號(hào)和弱信號(hào)設(shè)計(jì)的時(shí)候使用模擬開關(guān)必須注意這個(gè)參數(shù)。
6.關(guān)斷阻抗： 關(guān)斷阻抗代表著開關(guān)的關(guān)斷能力，關(guān)斷好壞，一般產(chǎn)品的關(guān)斷阻抗足以達(dá)到抑制相鄰兩個(gè)信號(hào)鏈路相互干擾的能力。
集成多路模擬開關(guān)(以下簡(jiǎn)稱多路開關(guān))是自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、程控增益放大等重要技術(shù)領(lǐng)域的常用器件，其實(shí)際使用性能的優(yōu)劣對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)和可靠性重要影響。
關(guān)于多路開關(guān)的應(yīng)用技術(shù)，有兩點(diǎn)不足：一是對(duì)器件自身介紹較多，而對(duì)器件與相關(guān)電路的合理搭配與協(xié)調(diào)介紹較少；二是原則性的東西介紹較多，而操作性的東西介紹較少。
研究表明：只有正確選擇多路開關(guān)的種類，注意多路開關(guān)與相關(guān)電路的合理搭配與協(xié)調(diào)，保證各電路單元有合適的工作狀態(tài)，才能充分發(fā)揮多路開關(guān)的性能，甚至彌補(bǔ)某性能指標(biāo)的欠缺，收到預(yù)期的效果。
本文從應(yīng)用的角度出發(fā)，研究多路開關(guān)的應(yīng)用技巧。目前市場(chǎng)上的多路開關(guān)以 CMOS 電路為主，故以下的討論除特別說明外，均針對(duì)這類產(chǎn)品。
“先斷后通”與“先通后斷”的選擇
目前市場(chǎng)上的多路開關(guān)的通斷切換方式大多為“先斷后通”(Break-Before-Make)。
在自動(dòng)數(shù)據(jù)采集中，應(yīng)選用“先斷后通”的多路開關(guān)。否則，就會(huì)發(fā)生兩個(gè)通道短接的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞信號(hào)源或多路開關(guān)自身。
然而，在程控增益 放大器 中，若用多路開關(guān)來改變集成運(yùn)算放大器的反饋電阻，以改變放大器的增益，就不宜選用“先斷后通”的多路開關(guān)。否則，放大器就會(huì)出現(xiàn)開環(huán)狀態(tài)。放大器的開環(huán)增益極高，易破壞電路的正常工作，甚至損壞元器件，一般應(yīng)予避免。
選擇合適的傳輸信號(hào)輸入方式
傳輸信號(hào)一般有單端輸入和差動(dòng)輸入兩種方式，分別適用于不同的場(chǎng)合。
減小導(dǎo)通電阻的影響
多路開關(guān)的導(dǎo)通電阻RON(一般為數(shù)10Ω至1kΩ左右)比機(jī)械開關(guān)的接觸電阻(一般為mΩ量級(jí))大得多，對(duì)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的信號(hào)傳輸精度或程控制增益放大的增益影響較明顯，而且RON通道隨電源電壓高低、傳輸信號(hào)的幅度等的變化而變化，因而其影響難以進(jìn)行后期修正。實(shí)踐中一般是設(shè)法減小RON來降低其影響。
以CD4051為例，測(cè)試發(fā)現(xiàn)［1］：CD4051的RON隨電源電壓和輸入模擬電壓的變化而變化。當(dāng)VDD=5V、VEE=0V時(shí)，RON=280Ω，且隨V1的變化突變；當(dāng)VDD》10V、VEE=0V時(shí)，RON=100Ω，且隨V1的變化緩變。
可見，適當(dāng)提高CD4051的VDD有利于減小RON的影響。必須注意：提高VDD的同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高選通控制端A、B、C的輸入邏輯電平。
例如：取VDD=12V(VEE=0V)，可采用電源電壓上拉箝位的方法，上拉電阻的阻值取1.5kΩ以上，使選通控制端信號(hào)的有效高電平不低于6V。這樣，既保證CD4051理想導(dǎo)通(RON小，又實(shí)現(xiàn)了CMOS電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換(μP一般為TTL電平)。
可見，根據(jù)具體情況，適當(dāng)提高多路開關(guān)的電源電壓，是降低其RON影響的一種有效措施。此外，適當(dāng)提高電源電壓，還可以同時(shí)減小導(dǎo)通電阻路差ΔRON和加快開關(guān)速度。
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