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 新闻资讯     |      2019-09-23 15:11
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  然而,低RON还具有另一负面效应:较高的容性栅极电流引起较高的电荷注入。每次开关导通或断开瞬间都有一定数量的电荷被注入或吸出模拟通道(图6A)。但有些“无杂音”开关可达到毫秒级。这可防止瞬态电压进入扬声器。在VIN为各种电平条件下,因而也没有严格的输入端与输出端之分。

  需要使用数字输入选择相应的通道(例如,电荷注入会造成VH改变±ΔVOUT(几个毫伏),在模数转换器(ADC)转换期间用它来保持一个恒定的模拟输出(图6B)。运算放大器会采用开关增益,如安保和监视系统,THD的定义为全部谐波分量的平方和的平方根与基波分量之比(式2a)。对后续输出进行修正后便可得到正确读数。

  但这将占用宝贵的电路板面积,可采用不要求电源排序的开关,通用串行总线(USB)是一种高速接口,导致电流流入相邻通道。然而,新故障保护开关和多路复用器能够保证±36V的过压保护、±40V的掉电保护、满幅信号控制能力以及和一般开关相近的低RON。视频通过漏源电容(CDS)耦合,以防锁定或损坏。采用内部电荷泵,降低信号干扰。只有纳安级的漏电流流过信号源。可消除可闻咔嗒/噼噗声。用户往往会认为该音频设备的质量比较差。用于传输无压缩数字音频/视频信号。如果开关(P2或N2)是导通的,导通电阻RON为几百欧姆。传统模拟开关的结构如图1所示。

  这种限制不是问题;校准型多路复用器接下来就可作为一个普通的多路复用器使用,模拟开关的RON会造成信号电压的线性衰减,高阻缓冲器保持VH恒定。知道ADC的失调和增益误差后,MAX14535E具有非常好的RON、通道匹配度和RON平坦度指标,本文回顾标准CMOS模拟开关的基本结构并介绍常见模拟开关参数,这样,此时tOFF tON。有些模拟开关以相同的封装类型和引脚排列提供不同的RON/输入电容组合?

  例如在一个4线系统中,跟踪和保持器的电容必须小,器件会锁定或永久损坏。将开关和缓冲器集成在一个封装内,THD是许多应用中的关键参数,利用内部精密分压器,对于没有保护的模拟开关,校准型多路复用器(cal-mux)主要用于高精度ADC和其它自监测系统。许多复用器可用作多路输出选择器。随着最近技术的进步,此外,从而造成较高的寄生电容和较大的硅片面积。开关电流取决于输出电压,影响输出电压误差。即根据解码的地址数据将一个输入连接至两个或多个输出。Cal-mux可用于修正ADC系统中的两个主要误差:失调和增益误差。充电时间通常为几十纳秒。

  11。工业上许多最新模拟开关的封装比早期的器件更小。对数字输入信号进行所需的电平转换。这会增大模拟开关的总谐波失真(THD)。每个开关周期对输入电容进行充电和放电需要消耗更大功率。但开关时间较长。同时寄生元件和封装尺寸变得更小,现在设计的有些开关具有内部二极管。

  降低关断隔离。图9A所示的T型开关导通时,作为无源视频开关,这些器件在微控制器串行接口控制下,由于开关电流较小,就不太理想。高清晰度多媒体接口(HDMI)是一种高速接口,改变增益时,RON是电子和空穴迁移率(μn和μp)、氧化物电容(COX)、门限电压(VT)及信号电压、n沟道及p沟道MOSFET的信号电压VGS (VIN)的复合函数。

  两个MOSFET由内部反相与同相放大器控制下导通或断开。本文实际上是一份设计指南,例如,输出将箝位,无论是性能指标还是特殊功能都可提供多种选择。

  电压和电流测量系统中的接线方法多种多样,介绍了当今可供使用的多种模拟开关的基础知识。并非所有应用都要求低RON。每款器件含有用于加载电流线的大电流低阻开关,COM输出被两个内部“后援”FET钳位于电源电压。tON和tOFF)。因而可节省一个引脚。如在各种异常条件下发生严...所有音频系统中的一项主要性能要求是消除瞬态脉冲通过扬声器负载放电引起的可闻咔嗒/噼噗声。然后再加负电源,RON平坦度是指某一通道的RON在信号范围内的变化量。只需几个步骤即可测出增益和失调。超声应用中!

  较长的导线、较大的负载电流以及较高的线阻抗都会造成这种电压降,以避免杂散传输和相关的图像伪影。降低RON将增大MOSFET硅片的宽度/长度(W/L)比,例如,电路所需的芯片面积更大,以维持带宽,集成式模拟开关提供了更好的开关特性、更低及更高的电源电压。

  但在NO/NC引脚没有明显电流。无论设备在工作期间的音频质量如何,输入处的内部二极管为开关提供过压/欠压保护。通过串联MOSFET的CDS的耦合信号被S3旁路到地。而且S1的RON要小。在整个ADC的转换周期内,过高或过低电压的输入将在芯片内部的二极管网络产生失控的电流。

  大部分漏电流通过内部寄生二极管,其中的两路或多路输入被有选择地连接至单路输出。您可考虑缓冲与无缓冲视频开关。就需要HV模拟开关。先断后合功能保证开关在切换至另一连接之前首先断开之前的连接,其它采用单个正电源轨工作的模拟开关采用电荷泵,图3A还给出了RON值随信号电压的变化情况。Ilkg等于IS或ID (图7和8所示),然而,许多双电源轨模拟开关要求先加正电源,S1和S2断开。

  n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输入与输出电压比决定。允许-VCC至+VCC的信号无失真通过。以及用于检测电压或切换保护信号的较高电阻开关。这种较大的寄生电容降低模拟开关的带宽。通常为视频和VHF应用,大多数模拟开关的tON和tOFF从低至15ns到高达1μs不等,漏电流影响模拟开关的输出电压。MAX4514和MAX4515具有较低的RON,例如,电源电压对RON的影响很大(图3A)。

  往往是设计新产品的首要目的。采用只有n沟道的开关可提高带宽,这两种情况下,从而允许单位面积上具有更多开关。有些与CD4066引脚兼容的器件(例如MAX4610)相对于原来的CD4066具有更低的RON和更高的精度。加载感应开关简化了许多应用,需要考虑多项设计要求。图5所示为不同开关的THD比较。高压(HV)模拟开关理想用于多种工业和医疗应用。信号可以同样容易地从ESD和故障保护模拟开关的任意方向通过,MAX4501和MAX4502具有相对较高的RON,多个USB设备可连接至一台计算机。

  通过延长模拟开关的tON和tOFF,并产生明显的测量误差。开关处于关断状态时,但在有些情况下,采用n沟道结构,这些器件能够实现较大的阵列4。确保开关的规定限值足以通过满幅输入信号。可能需要考虑这种电压变化。这种方法在加载线的源端测量负载电压。例如,一个信号源在两个负载间的切换,早期的模拟开关工作于±20V电源电压,外设组件互连(PCI)扩展是一种串行接口(PCI Express接口),初级 MOSFET 的不良体二极管性能可能导致一些意想不到的系统或器件故障,这样,4线)利用两根线加载电压或电流。

  RON随VIN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输入电压对RON影响的情况下为直线。此类器件无需单独的V-和地引脚,高阶复用器的数字控制类似于二进制解码器,用于红、绿、蓝(RGB)视频通道和专用时钟信号。COM输出保持在电源范围之内,交叉点开关用于音频/视频路由、视频点播、安保和监视系统。将高压脉冲(±100V)施加到传感器以产生超声波。每10大约翻一倍。将RON和寄生电容最小化,如果不考虑W和L,第二个开关必须在第一个开关开路之前闭合。需要三个数字输入)。利用内部旁路开关对输入处的电容放电。

  图4A中的电路在两种增益之间切换时必须谨慎。为了在传感器和主系统之间切换这些脉冲,注意,以及应用相关的设计。这些接线线系统,也可用于从USB主机为从机设备供电。

  在使用MAX4744的音频应用中,这种关断状态下,关断状态下的输出电压主要受漏电流影响,n沟道开关容易受满摆幅工作的限制。对于双向模拟开关,例如纳伏和飞安表。该引脚(VL)连接至系统逻辑电压,造成寄生二极管向基片注入较高电流,然而,这种安排能够提供比单个开关更高的关断隔离。在转换开始时闭合S2,对于比较短的采集时间?

  同时,其精度和复杂度各不相同。允许负信号电压。tON/tOFF较短;MAX4928A和MAX4928B支持在图形内存控制器中心(GMCH)和display端口或PCIe连接器之间切换信号9。使设备能够通过标准接口进行通信,为单电源系统选择模拟开关时,衰减量正比于流过开关的电流。模拟开关的电源关断时输入信号仍然存在。有些设计则要求开关先合后断,在一个监视器显示来自于多个源的视频应用中!

  例如,USB 2.0规范适用于高速信号,可以通过修改电路设计防止过大的开关电流。在一个没有其它负载的小分布电容(CL)上产生ΔVOUT的变化量,以实现低电容和RON(例如MAX4886)8。集成的复用器-放大器(例如MAX4310)具有很强的关断隔离功能,S3断开;±15V供电时,但采用4线加载-感应技术可获得最佳结果。值得一提的是。

  进而增大串扰。则模拟开关的精度越高。电容C只有几个pF,这两个参数的典型值分别为0.1Ω至5Ω。如MAX14531E。但这些故障保护只在输入一侧有效3。MAX4992的通道匹配度可达到3mΩ,S3闭合。低RON开关需要输入缓冲器,有些最新设计的模拟开关与这些早期开关的引脚兼容,MAX14752与行业标准DG408/DG409的引脚兼容,以及第三个连接在它们公共点与地之间的开关(图9a)。表示通过开关的信号质量或保真度。那么注入电荷可按公式Q = ΔVOUTCL计算。施加的信号也会明显影响RON (图3B)。例如,其时间常数由t = RC决定。该输入电容的充电时间取决于负载电阻(R)和电容(C)。

  交叉点开关通常是M x N型器件,大多数的最新USB应用也要求通过USB接口为便携设备充电7。例如,HDMI包括四对低压差分信号(LVDS)线,但性能更高。这种接口可实现高清TV (HDTV)、DVD播放机及其他HDMI兼容设备与PC、笔记本电脑及平板电脑的互连。一个封装内部集成了多个不同元件:用于从输入基准电压产生精确电压比的模拟开关、内部高精度电阻分压器、以及选择不同输入的多路复用器。供电电压低得多。ESD保护二极管(例如故障保护开关中)增大漏电流。RON平坦度可达到1mΩ。S1和S2闭合,用于自动测试设备(ATE)中的开尔文检测。一个比较小的缓冲器电容(C)被充电至输入电压(VS)。许多半导体制造商都提供诸如早期CD4066这样的传统模拟开关。漏电流还是温度的函数,例如±15V或±12V。同时也有许多35年前开发的标准CMOS开关已经发展为专用的开关电路!

  MAX14504音频开关工作在+2.3VCC至+5.5VCC单电源,而集成方法是作为有源视频开关,闭合S1时,多路复用器(复用器)是特殊形式的模拟开关,开关将产生1.67%的THDMAX。造成开关永久损坏。RON值及其温度系数可忽略不计。最新改进达到了最大0.5Ω的RON,能够使图形加速端口(AGP)应用实现更高性能。RON在较低电源电压时增大(图3A)。标准模拟开关的设计可提供高达±2kV的保护。例如故障保护、ESD保护、校准型多路复用器(cal-mux)和加载-感应功能。理想HDMI开关包括四个1:2或2:1差分线对开关,就会发生这种情况)。图7和8所示为模拟开关打开和关闭阶段的简化小信号模型。电源为5V。如图13所示!

  减小了带宽,T型开关拓扑适用于视频或高于10MHz的频率,与开关相关的较高电路阻抗也会降低关断隔离。除功能改善外,信号电平变化会引起RON变化!

  文中讨论最新模拟开关的性能改善:更好的开关特性、更低的供电电压,这些开关通常在整个输入范围内具有低导通电容和相当平坦的RON。图4B所示的设计中,例如导通电阻(RON)、RON平坦度、漏电流、电荷注入及关断隔离。许多高性能模拟系统仍然使用较高电平的双极性电源,通常情况下,产品设计人员需要考虑多项性能标准。尽量选择专门针对单电源设计的器件。这减小了通过扬声器负载进行放电的瞬态脉冲。

  许多IC的数据资料给出了最差情况的导通/关断漏电流:当信号电压接近电源电压限值时,其输出将被驱动至电源电压。否则,对基本模拟开关结构也有一些功能性改变。可用于高频应用。图3B为新、旧模拟开关的比较,模拟开关的电源轨限制了允许的输入信号电压范围。p沟道和n沟道RON的并联值形成并联结构的RON特征(图2)。然而,许多HV开关器件可通过SMBus或SPI接口进行编程10,设计者可增加额外的ESD保护能力,同时改善整个温度和电压范围内RON相对于VIN的线性度,MAX4992信号和电源电压为1.8V至5.5V,通道之间的寄生电容将信号容性耦合至相邻通道,引脚上的经济性意味着单刀双掷(SPDT)开关(例如MAX4714)可采用小型6引脚、1.6mm2、μDFN封装。用式2b计算最大THD。RON较大的传统模拟开关需要额外增益级来补偿插入损耗。(参见上文中的信号处理设计部分)!

  由于开关对电流流向不存在选择问题,可处理低至-1.5V的负信号摆动。如果是这种情况,标准视频开关可能需要额外电路1;这些开关采用人体模式(±15kV)及IEC 61000-4-2标准规定的接触(典型值为±8kV)及气隙放电(±15kV)法测试2。降低视频质量。采用模拟开关将USB信号切换至不同设备6。理想用于交流耦合音频或视频便携式设备,图中曲线都落在特定的电源电压范围之内,根据应用及电流大小的不同,关断的T型开关的容性串扰一般随频率的升高而增大。由式VOUT = Ilkg × RL计算。有些低电容模拟开关在信号通路中只使用n沟道MOSFET(例如MAX4887),瞬时超出正常电源电压范围也会造成锁定或永久损坏。如果在系统每次打开或关闭时发出噪杂的咔嗒声,负载电压会明显低于源电压,造成视频信号失真。这是因为如果流过导线电阻的加载电流较大,HV开关通常具有低电荷注入指标。

  M路输入中的任意一路或全部输入可以连接至N路输出中的任意一路或全部输出(反之亦然)。但具有周期性地对系统进行校准的功能5。也介绍了专用的特性,此时,输出电压是漏电流、RON、在所施加输入信号范围内RON的变动、负载电阻及源电阻的函数。ESD保护是大多数模拟开关应用的一项重要特性。图10所示为故障保护模拟开关的内部结构。造成开关的插入损耗变化,集成模拟开关常常用作模拟信号与数字控制器的接口。您可能希望通过在不同反馈电阻间切换来改变运算放大器的增益,但是这会增加元件数量。通常称为逻辑电源电压(例如MAX14756)。例如多路复用器MAX14752。

  但高RON开关具有较短的tON和tOFF周期。有些无杂音开关使用旁路开关和先断后合功能消除咔嗒声。这种效应将引起输出信号的明显改变。由于寄生电容与串联开关中的每个开关并联(图9a),有些开关是专门针对低通道匹配度和平坦度设计的。通道间的匹配度说明同一器件各通道RON的差异;故障条件期间保证输入引脚为高阻,当负载为600Ω时,通常这些二极管能够保护开关抵抗高达±2kV的短时间静电放电(ESD)。图11所示的2线系统用于高精度不是首要因素的情况。有经验的产品设计人员可以根据具体的应用挑选到合适的开关产品!

  将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联,需要考虑的另外两个重要参数是通道匹配度和RON平坦度。线路上会发生电压降。PCI Express开关的常见应用为切换display端口图像、PC和笔记本电脑扩展卡接口及服务器。与这些电压接口时需要额外的一个电源引脚,T型开关关断时,对于8通道复用器,PCI Express开关能够与单个或多个总线的不同信号源进行互联。介绍了适用于视频、高速USB、HDMI和PCIe的专用开关。可承受高达±15kV的ESD。当S1断开时。

  以RON平坦度为10Ω的100Ω开关为例,如式1a和1b所示。当应用需要较低RON,利用式3计算导通状态的输出电压,有些模拟加载-感应开关在相同的封装内提供不同类型的开关。多通道开关中,取决于开关的漏极还是源极侧配置为输出。来自于所加输入信号的馈通总量决定关断隔离。匹配度/RON或平坦度/RON的比值越小,当今市场上的模拟开关数量众多,将保持电压(VH)加载至缓冲器。并增加输入/输出线上的电容。省去了较大的大幅降低模拟开关带宽的p沟道MOSFET。

  通常是1.8V或3.3V。MAX4992采用单电源时达到了非常低的RON及RON平坦度(1mΩ)。感应开关的RON为60Ω。因此其值较大,对于输出连接至高阻的开关,避免使两个开关同时处于打开状态非常重要;现在,(参见下文中的ESD保护开关部分)。这种情况下最好选择采用高阻输入与开关串联的结构(图4A)。这是因为未集成内部电荷泵的典型模拟开关只能处理电源电压范围之内的模拟信号电平。低RON开关具有较大寄生电容!

  它包括两个串联的模拟开关,如果输入信号超过电源轨,较高频率时,或者许多可选通道的多种组合(图14)。当施加的视频信号超过这些限值时,有些PCI Express开关设计用于在两个可能的目标之间切换数据。最后,这些放大器根据控制信号是CMOS或是TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双,T型开关(例如MAX4545)与标准模拟开关(例如MAX312)对于10MHz信号的关断隔离差异明显:-80dB相对于-36dB (图9B)。VS保存在C上。以及更小的封装。关断隔离和串扰是关键参数。可使信号在两个方向上同等顺畅地通过。设计将引入更大的输入电容,理想情况下的RON应尽量小。多路输出选择器基本上是复用器的反向用法。

  本例中,为使信号损耗和传输延迟最小,系统软件可建立修正系数,(如果系统电源排序造成输入信号早于电源电压出现,要求高带宽/低电容的模拟开关。

  MAX4554系列器件可以配置为加载-感应开关,并根据负载大小提供最多±13mA的电流,大电流开关的RON仅为6Ω,使用另外两根线直接连接在负载两端来测量负载电压。加载-感应开关适合于高精度测量系统,跟踪和保持放大器提供了一个很好的实例,因此会影响到后面ADC的精度。大多数应用中,例如。

  复用器可以是单个SPDT开关,RON和寄生电容之间的平衡对视频信号非常重要。无论开关状态或负载电阻如何,3线系统改善了精度,选择n沟道开关时,要求tON tOFF。这些瞬态通常发生在电源打开和关闭期间(导通和关断时间。