MOS管-多路模擬開關應用技巧分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-04-21
1.性能指標 模擬開關由于采用的是集成MOS管作為開關的器件實現開關功能；由于MOS管自身物理特性，在使用的時候需要注意一下幾個性能指標：
2.開關速度： 模擬開關的開關速度一般能達到兆Hz的速度，可以快速實現鏈路切換。
3.開關耐壓： 模擬開由于其應用的信號鏈路為*板低壓工作環境，關耐壓值一般在15v以內；常見的有3.3v、5v、12v、15、等最大耐壓值；選擇時必須注意信號鏈路的最大電壓與器件最大耐壓值。
4.開關最大電流： 模擬開關的導通能夠承受的最大電流值，現在常見的模擬開關的開關最大電流一般在幾百毫安以內；安培級別的模擬開關很少。
5.導通電阻： 常見的模擬開關的導通阻抗一般從幾個歐姆到100歐姆之間；在模擬信號和弱信號設計的時候使用模擬開關必須注意這個參數。
6.關斷阻抗： 關斷阻抗代表著開關的關斷能力，關斷好壞，一般產品的關斷阻抗足以達到抑制相鄰兩個信號鏈路相互干擾的能力。
集成多路模擬開關(以下簡稱多路開關)是自動數據采集、程控增益放大等重要技術領域的常用器件，其實際使用性能的優劣對系統的嚴謹和可靠性重要影響。
關于多路開關的應用技術，有兩點不足：一是對器件自身介紹較多，而對器件與相關電路的合理搭配與協調介紹較少；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的種類，注意多路開關與相關電路的合理搭配與協調，保證各電路單元有合適的工作狀態，才能充分發揮多路開關的性能，甚至彌補某性能指標的欠缺，收到預期的效果。
本文從應用的角度出發，研究多路開關的應用技巧。目前市場上的多路開關以 CMOS 電路為主，故以下的討論除特別說明外，均針對這類產品。
“先斷后通”與“先通后斷”的選擇
目前市場上的多路開關的通斷切換方式大多為“先斷后通”(Break-Before-Make)。
在自動數據采集中，應選用“先斷后通”的多路開關。否則，就會發生兩個通道短接的現象，嚴重時會損壞信號源或多路開關自身。
然而，在程控增益 放大器 中，若用多路開關來改變集成運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。否則，放大器就會出現開環狀態。放大器的開環增益極高，易破壞電路的正常工作，甚至損壞元器件，一般應予避免。
選擇合適的傳輸信號輸入方式
傳輸信號一般有單端輸入和差動輸入兩種方式，分別適用于不同的場合。
減小導通電阻的影響
多路開關的導通電阻RON(一般為數10Ω至1kΩ左右)比機械開關的接觸電阻(一般為mΩ量級)大得多，對自動數據采集的信號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、傳輸信號的幅度等的變化而變化，因而其影響難以進行后期修正。實踐中一般是設法減小RON來降低其影響。
以CD4051為例，測試發現［1］：CD4051的RON隨電源電壓和輸入模擬電壓的變化而變化。當VDD=5V、VEE=0V時，RON=280Ω，且隨V1的變化突變；當VDD》10V、VEE=0V時，RON=100Ω，且隨V1的變化緩變。
可見，適當提高CD4051的VDD有利于減小RON的影響。必須注意：提高VDD的同時，應相應提高選通控制端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，使選通控制端信號的有效高電平不低于6V。這樣，既保證CD4051理想導通(RON小，又實現了CMOS電平與TTL電平的轉換(μP一般為TTL電平)。
可見，根據具體情況，適當提高多路開關的電源電壓，是降低其RON影響的一種有效措施。此外，適當提高電源電壓，還可以同時減小導通電阻路差ΔRON和加快開關速度。
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