如何選擇模擬開關(guān)

標(biāo)簽：模擬 電子 IT 電路

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(diǎn)式電子開關(guān)相比，集成電子開關(guān)有許多優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)，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f10MHz)，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(shí)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?yàn)楫?dāng)選通一路時(shí)，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(shí)電阻為零，斷開時(shí)電阻趨于無限大，漏電流為零。而實(shí)際開關(guān)斷開時(shí)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(shí)損失更大。應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實(shí)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(shí)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(shí)間TON和斷開時(shí)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(shí)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(jià)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(shí)開關(guān)具有很低的導(dǎo)通電阻。