原创 模拟开关

模拟开关<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

模拟开关和多路转换器的作用主要是用于信号的切换。目前集成模拟电子开关在小信号领域已成为主导产品，与以往的机械触点式电子开关相比，集成电子开关有许多优点，例如切换速率快、无抖动、耗电省、体积小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺点，如导通电阻较大，输入电流容量有限，动态范围小等。因而集成模拟开关主要使用在高速切换、要求系统体积小的场合。在较低的频段上f<10MHz），集成模拟开关通常采用CMOS工艺制成：而在较高的频段上（f><?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />10MHz），则广泛采用双极型晶体管工艺。

如何选择模拟开关

选择开关时需考察以下指标：

通道数量　集成模拟开关通常包括多个通道。通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响，通道数越多，寄生电容和泄漏电流就越大。因为当选通一路时，其它阻断的通道并不是完全断开，而是处于高阻状态，会对导通通道产生泄漏电流，通道越多，漏电流越大，通道之间的干扰也越强。

泄漏电流　一个理想的开关要求导通时电阻为零，断开时电阻趋于无限大，漏电流为零。而实际开关断开时为高阻状态，漏电流不为零，常规的CMOS漏电流约1nA。如果信号源内阻很高，传输信号是电流量，就特别需要考虑模拟开关的泄漏电流，一般希望泄漏电流越小越好。

导通电阻 导通电阻的平坦度与导通电阻一致性　导通电阻会损失信号，使精度降低，尤其是当开关串联的负载为低阻抗时损失更大。应用中应根据实际情况选择导通电阻足够低的开关。必须注意，导通电阻的值与电源电压有直接关系，通常电源电压越大，导通电阻就越小，而且导通电阻和泄漏电流是矛盾的。要求导通电阻小，则应扩大沟道，结果会使泄漏电流增大。导通电阻随输入电压的变化会产生波动，导通电阻平坦度是指在限定的输入电压范围内，导通电阻的最大起伏值△R_ON=△R_ONMAX—△R_ONMIN。它表明导通电阻的平坦程度，△R_ON应该越小越好。导通电阻一致性代表各通道导通电阻的差值，导通电阻的一致性越好，系统在采集各路信号时由开关引起的误差也就越小。

开关速度　指开关接通或断开的速度。通常用接通时间T_ON和断开时间T_OFF表示。对于需要传输快变化信号的场合，要求模拟开关的切换速度高，同时还应该考虑与后级采样保持电路和A/D转换器的速度相适应，从而以最优的性能价格比来选择器件。

除上述指标外，芯片的电源电压范围也是一个重要参数，它与开关的导通电阻和切换速度等有直接关系，电源电压越高，切换速度越快，导通电阻越小（如图1所示）。电源电压越低，切换速度就会越慢且导通特性变差。因此对于3V或5V电压系统，必须选择低压型的器件来保证系统正常工作。另外，电源电压还限制了输入信号范围，输入信号最大只能到满电源幅度，如果超过沟道就会夹断。低电压型的器件通常都是满电源电压幅度的，并且采用特殊的工艺来保证低电压时开关具有很低的导通电阻。

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MAXIM模拟开关和多路转换器主要特性

高性能通用型多路转换器　从技术方面看，MAXIM模拟开关和多路转换器的性能参数普遍具有相当高的水平。为保证电路能正常工作，这些器件还提供2000V静电保护，输入通道的过电压钳位和开关的先断后合能力。先断后合能力可确保各输入通道不会相互短路，保证信号源和传感器的安全，而过压钳位保护电路可防止大信号进入后续电路。这类通用器件包括MAX306-MAX309。对于要求具有故障保护能

力的系统，MAXIM可提供专用的带有故障保护功能的器件。

低电压模拟开关　为了与后级的A/D转换器及数字控制电路相适应，MAXIM已开发出大量的3V或5V工作电压的模拟开关和多路转换器。这些器件都有满电源幅度的动态范围，而且有良好的开关特性。包括MAX4626~MAX4628，MAX4514~MAX4517，MAX4614~MAX4616，MAX4501~4504等。必须注意，当器件的正电源端V+接至+3V电源时，逻辑控制引脚 不允许输入TTL逻辑电平信号。TTL电平会越过+3V，这不符合极限参数范围的要求，可能损坏芯片和外电路。

故障保护型多路转换器　故障保护型开关电路与CMOS开关不同，采用独特的三级FET串联结构，即N-P-N FET串联。当输入信号的电压超过正或负电源电压界限时，开关断开，漏电流是微安级的；如果开关的电源没有加上，而传感器或信号源送来的信号仍然接在输入端，器件也不会导通。故障保护开关可对连续存在的高电压提供完全的防护，保护传感器和后级采集电路的安全。另外，这些器件还可反方向使用，一路输入八路输出，接成分配器，并且也提供故障保护功能和先断后合功能。包括MAX358/9，MAX368/9，MAX378/9，MAX388/9，故障保护电压从€?35V到±100V。低电阻开关　MAX4626-MAX4628（0.5W）、MAX312-MAX314（10W）、MAX4514-MAX4517（20W）模拟开关的特点是导通电阻非常小，并且具有很宽的通频带，从频率响应曲线可以看出，这些器件平坦的通带响应可达200MHz，这些优点使得器件适用于要求失真小的音响设备。

超低泄漏电流开关　在一定的工艺条件下，要使导通电阻和泄漏电流同时都小是十分困难的，导通电阻小要求增大开关的体积以扩大沟道，而沟道扩大后又使泄漏电流变大，两者不好兼顾，MAXIM用新的技术，开发出新型的低漏电开关，并使导通电阻较小，从而提高了器件的开关性能。包括MAX326~MAX329，MAX336~MAX339

串行接口模拟开关和多路转换器　串行接口器件可以节省微控制器的I/O接口，特别是当系统需要多片开关器件时，更具优越性。按菊花链方式连接，仅用三条I/O线即可控制多片开关，如果各器件的CS分别控制，则需要较多的I/O线，但访问速度较快。串行接口通用型MAX335和低电压MAX3958都是8路SPST模拟开关，而MAX349和MAX350是串行接口的8路转换器，这些器件具有相当好的开关特性，可用于串行接口的数据采集电路和工业过程控制系统。