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CMOS模拟开关的选择与典型应用

来源:  作者:本站
  早期的模拟开关大多工作于±20V 的电源电压,导通电阻为几百欧姆,主要用于模拟信号与数字控制的接口,近几年,集成模拟开关的性能有了很大的提高,它们可工作在非常低的电源电压,具有较低的导通电阻、微型封装尺寸和极佳的开关特性。被广泛用于测试设备、通讯产品、PBX/PABX 设备以及多媒体系统等。一些具有低导通电阻和低工作电压的模拟开关成为机械式继电器的理想替代品。

模拟开关的使用方法比较简单,但在具体应用中应根据实际用途做合理的选择。本文主要介绍模拟开关的基本特性和几种特殊模拟开关的典型应用。

正确选择CMOS开关:

1、导通电阻:传统模拟开关由N 沟道MOSFET 与P 沟道MOSFET 并联构成,可使信号双向传输,如果将不同VIN值所对应的P 沟道MOSFET 与N 沟道MOSFET 的导通电阻并联,可得到并联结构下导通电阻(RON)随输入电压(VIN)的变化关系,如果不考虑温度、电源电压的影响,RON 随VIN 呈线性关系,将导致插入损耗的变化,使模拟开关产生总谐波失真(THD),这是设计人员所不希望的,如何将RON随VIN的变化量降至最小也是设计新一代模拟开关所面临的一个关键问题

几种特殊的模拟开关:
1、高频T型开关
T 型开关适用于视频及其它频率高于10MHz的应用,如图4 所示,它由两个模拟开关(S1、S3)串联组成,另一开关S2 接在地和S1、S3的交点之间,这种结构的开关其关断隔离高于单个开关,由于寄生电容与每个串联开关并联,断开状态的T 型开关其容性串扰随频率的提高而增大。因此,影响开关高频特性的关键在于开关的断开状态而不是接通状态。
当T 型开关导通时,S1 和S3 闭合,S2 断开;当开关断开时,S1、S2 断开,S3 闭合,此时,那些要通过串联MOSFET 的寄生电容耦合到输出端的输入信号被S3 旁路,断开状态下的10MHz 视频T 型开关(MAX4545)的关断隔离达-80dB,而标准模拟开关(MAX312)的关断隔离度只有-36dB。

2、微型封装
CMOS开关的优点还包括小的封装尺寸,如6脚SOT23开关不含任何机械部件(与舌簧继电器不同),Maxim 提供的小型视频开关(MAX4529)及标准的低电压SPDT 开关(MAX4544)均采用6 脚SOT23 封装,供电范围为2.7V 至12V。另外,Maxim 具有多种如同CD4066 的通用模拟开关,例如新发布的MAX4610-MAX4612 低成本四模拟开关,其中,MAX4610 引脚兼容于工业标准的4066,而且能够工作在更低的电源电压(低至2V),具有较高的精度,通道间最大失配电阻为4Ω;平坦度在8Ω以内。这些型号有三种不同的开关设置,低导通电阻(5V时小于100Ω)适用于低电压应用,采用紧凑的14 脚TSSOP 封装(6.5 x 5.1 x 1.1 mm3)解决了线路板尺寸紧张问题。
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