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请注意模拟开关和多路复用器,它很重要

作者:时间:2018-11-09来源:网络收藏

  请注意,它们是信号通道的关键元件。设计人员应当了解这些重要模拟部件的应用和规格。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201811/394100.htm

  要 点

  的主要规格是电压、导通电阻、电容、电荷注入、速度和封装。

  介质绝缘工艺可防止一些开关的闩锁。

  开关的工作范围从直流到 400 MHz ,甚至更高。

  MEMS (微机电系统)开关在高频下运行良好,但存在可靠性问题,并且封装费用昂贵。

  如果您是在仿真一个,要确保对全部寄生成分的建模。

  没有哪个 IC 原理图符号能比模拟开关的符号更简单(图 1a )。一个基本开关仅包括输入、输出、控制脚和一对电源脚。然而,在这简单的外观(图 1b )后面,隐藏着极其复杂的东西。很多规格,包括电源电压和导通电阻,都对部件运行非常重要。模拟开关也有许多交流规格,如带宽和开关时间。所有这些规格(包括泄漏电流)都会随温度而变化,有时是彻底改变。与其它所有模拟部件一样,开关也有相互作用并有一组连续值的规格。这些规格并非白或黑,而是灰色梯度。


  一个模拟开关是复杂的,但要把它们联结成组,或者把它们集成到一个 IC 里以提供 DPDT (双刀双掷)功能或,就会更加复杂。例如,一个为 ADC 送入信号的应当是一种先开后合的器件——也就是说,在接通之前,它应当断开触点,防止输入信号相互短路。但是一个音频输出上的多路复用器可能需要先合后开器件——也就是说,它必须先接通,然后再断开,以防止音频信号中出现令人不快的卡嗒声和爆破音。如所有模拟部件一样,事情要比第一眼看上去更复杂。

 寻找新用途

  模拟开关总是在仪器和工业市场中占有一席之地。数据采集卡重定模拟输入的路径,为接至 ADC 的测量提供多个通道,并把模拟输出传递到连接器或内部电路节点。这些卡中的模拟开关和多路复用器传统上是高压部件,以保持它们的工业、军用和医用传统。这些有几十年历史的应用将永远存在,但是几项新的技术进展正在使模拟开关的使用发生巨大的变化。

  模拟开关最大规模用途之一是手机和其它的手提消费设备。Fairchild Semiconductor 的开关产品生产线总监 Jerry Johnston 称:“我不知道哪款手机里一个开关也没有。”大小和功能是电话中使用模拟开关的推动因素。手机外壳中只有很小的空间放置连接器,这意味着模拟开关必须将信号从多个 IC 传递到一个 USB 端口、视频端口、音频端口或电源连接器。这些开关也有多种功能,这更增加了在手机中的应用。一款手机通常包括一只基带 IC 和 RF 信号链。一款全功能手机也可能要带有数码相机和摄像头,两者都有相关的闪存系统,并且能做 MP3 和视频播放器。它也支持 USB、蓝牙和无线 LAN 连接。Johnston了解一些高端手机有多达 14 个模拟开关。

  基于类似的原因,模拟开关日益增长的另一应用是便携计算机。即使最基本的笔记本电脑也有摄像头、 IR(红外线)端口、蓝牙和无线功能。此外与手机类似,便携计算机只有有限的外表面供放置连接器。尽管不像手机的空间限制那么严格,但是这种约束仍然为模拟开关提供了许多应用。

  家庭娱乐设施是模拟开关的另一种大批量应用。任何一个装配电视、 DVD 播放机、立体声收音机、游戏系统、有线系统和计算机的人,都可以证实这些任务要求的视频与音频信号布线挑战。如同手机一样,这些家庭娱乐系统可能用到一些数字信号,但是仍然必须使用模拟开关来完成该设备的信号传送。例如,许多家庭娱乐系统有多个 HDMI(高清晰多媒体接口)数字信号通道,这些产品需要模拟开关传送那些信号,因为使用数字开关能引起扭曲及延迟。数字开关在完成功率时会建立一个或多个门延迟,那些延迟可能不确定,而是随着开关路由或温度而更改,门的上升和下降次数可能更改数字信号的占空比。

  模拟开关的另一个大量应用是车载娱乐设备,它有与家庭娱乐系统一样的信号路由问题,而且空间更少。汽车电子设备,或“telematics”(车载通信系统)同时包含了信号路由以及娱乐、计算机和手机环境的管理挑战。

  重要规格

  模拟开关能经受的电压与机械开关的额定电压一样重要,有时它指示出开关的预期市场。12V到 36V开关的目标常常是仪表、军用和医用市场。那些必须从外部测量一些未知电压的数据采集系统,也得益于采用高额定电压的模拟开关。因为设计人员无法控制所测电压的水平,所以,重要的是开关能承受尽可能高的电压。对于可靠性的同样要求,促进了对介质绝缘模拟开关和故障保护模拟开关的开发。


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