多路复用模拟开关
第3章 模拟多路开关

图3.12 漏电流电路
3.4 多路开关的电路特性
通道数增加或信号源内阻很大时,分级 结合电路能够改善漏电流的情况
1 2 n 1 2 n 1 2 n . . . C ③ . . . B ② 输出 . . . ① A
图3.13 多路开关的分级组合
3.4 多路开关的电路特性
动态响应
开关的切换时间 开关闭合后系统的带宽
多路开关动态响应的等效电路
Rs RON
Us ~
CI
CT
RL
3.4 多路开关的电路特性
时间常数TC
Tc ( Rs RON ) CT
设定时间tS
带宽f3dB
100 t s Tc ln 误差
1 2 ( Rs RON )CT
f 3dB
3.4 多路开关的电路特性
例3.1 设RON=100Ω,COUT=100pF,CL=20pF, RL=10M Ω,CI=5pF,精度0.1%,求设定时间 ts 。 100 t s Tc ln 误差
数据采集与处理技术
第3章 模拟多路开关
第3章 模拟多路开关
模拟多路开关的工作原理 模拟多路开关的主要技术指标 模拟多路开关的电路特性 模拟多路开关的应用
3.1 概述
模拟多路开关的作用
在多路模拟信号中选择模拟信号 常用于多路信号共用后续电路(通常为A/D 转换器)的情况
集成场效应管 多路开关、地址 计数器、译码器 及控制电路 体积小,使用 方便
Ui1 Ui2 Ui3 . . . Ui15 ...... Ui16 1 2 3 ...... 15 . . . T1 T2 T3 T15 T16 16 U0
四-十六线译码器计数源自四位计数器23
多路模拟开关工作原理

多路模拟开关工作原理
嘿,朋友们!今天咱来唠唠多路模拟开关的工作原理。
你知道不,这多路模拟开关就像是一个超级管理员!比如说,把它想象成一个交通指挥员,道路就是那些信号通道。
这多路模拟开关可不简单呐!它可以根据需要,快速又准确地切换不同的信号通道。
就好比你在听音乐的时候,从一首欢快的歌突然切换到一首抒情的歌,是不是很神奇?这就是它的厉害之处!
咱举个例子哈,就像你家里有很多电器,电视、冰箱、洗衣机啥的。
你不可能同时使用它们所有吧,那就得有个东西来帮忙控制,让电流准确地流到你想要打开的那个电器上。
这多路模拟开关就是干这个活儿的!你说它重要不重要?
它的工作过程就好像是走迷宫一样。
要在众多的通道中找到正确的那一条,然后打开通道的大门,让信号顺利通过。
哎呀呀,是不是很有意思?
当信号来临,多路模拟开关就迅速行动起来。
“嘿,这边来啦,赶紧给它带路!”它就像是个火眼金睛的大侠,一下子就找到了正确的路径。
而且啊,这多路模拟开关还特别智能呢!它能够根据不同的情况做出最恰当的选择。
就好像你去餐厅点餐,服务员会根据你的口味和需求给你推荐最合适的菜品一样。
总之呢,多路模拟开关的工作原理真的很奇妙,它在各种电子设备中都发挥着至关重要的作用。
没有它,那些电子设备可就没法这么顺畅地工作啦!这就是它的魅力,难道你不想更深入地了解它吗?。
TP0164多路模拟开关

TP0164 使用手册Ver2.7
●概述
●脚位描述
●电器参数
●脚位图
●输出脚功能
●参考电路
●逻辑图
●包装形式
●概述
TP0164是一个64选一功能的芯片,它可以由64 个输入脚位中,选择一种输入信号当作输出。
此功能可为双向的模拟输出(输入),或是为单向的数字输出信号。
具有低导通阻抗,在整个输入信号范围内,导通电阻保持相对稳定。
●脚位描述
推荐工作条件:
电源电压范围…………2.5V~5.5V
输入电压范围…………0V~V DD
储存温度范围…………-50℃~125℃
工作温度范围…………-25℃~75℃
极限值:
电源电压…...-0.5V~6V
输入电压……-0.05V~V DD+0.05V
输入电流…………….±150mA
电器参数
脚位图
输出脚 O 的功能说明:
When EB=0,EN=1; the output is as following :
When EN=0; or EB=1; output is Hi-Z only.
参考电路调音量大小
触控开关
逻辑图
包装形式LQPF 80 Pins。
模拟开关和多路复用器基本知识

PMOS NMOSALTERNATE SYMBOLS图1:MOSFET开关导通电阻与信号电压之间的关系工艺(CMOS)可以产出优异的P沟道和N沟道MOSFET。
并联连接器件,结果会形成如图2所示的基本双向CMOS开关。
这种组合有利于减少导通电阻,同时也可能产生随信号电压变化小得多的电阻。
SWITCHDRIVERSWITCH图2:基础CMOS 开关用互补对来减少信号摆幅引起的R ON 变化COMBINED TRANSFERFUNCTION图3:CMOS 开关导通电阻与信号电压之间的关系展示的是N 型和P 型器件的导通电阻随通道电压的变化。
这种非线性电阻可能给直流精度和交流失真带来误差。
双向CMOS 开关可以解决这个问题。
导通电阻大幅降低,线性度也得到了提升。
图3底部曲线展示的是改进后的开关导通电阻特性的平坦度。
ADG8xx 系列CMOS 开关是专门针对导通电阻低于0.5 Ω的应用而设计的,采用亚微米工艺制成。
这些器件可以传导最高400 mA 的电流,采用1.8 V 至5.5 V 单电源供电(具体视器件而定),额定扩展工作温度范围为–40°C 至+125°C 。
典型的导通电阻与温度和输入信号电平之间的关系如图4所示。
图5:两个相邻CMOS开关的等效电路:影响导通开关条件下直流性能的因素:RON 、RLOADLeakage current creates error voltage at V OUT equal to: V OUT= I LKG×R LOAD图7:影响关断开关条件下直流性能的因素:ILKG 和R当开关断开时,漏电流可能引起误差,如图7所示。
流过负载电阻的漏电流会在输出端产生一个对应的电压误差。
图8:动态性能考虑:传输精度与频率的关系会在传递函数A(s)的分子中形成一个零点。
该零通常出现在高频下,因在等效电路中,CDS和负载电容的函数。
该频率极点为开关导通电阻很小。
多路模拟开关(MUX)的作用

多路模拟开关(MUX)的作⽤
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>10MHz),则⼴泛采⽤双极型晶体管⼯艺。
⼀种集成电路,内部有受外部电压信号控制的多个“电⼦开关”,每个“开关”的通断与控制信号相互独⽴。
通常电⼦开关的导通电阻在⼏⼗欧姆。
“模拟开关”的作⽤就是⽤在模拟信号的传输路径“切换”电路中,道理好⽐“继电器”。
如电视机的“AV输⼊”与机内视频/⾳频信号通道之间就常⽤到4路模拟开关。
当你通过遥控器切换AV状态时,电视机内部视频/⾳频信号被切断,⽽由外部线路输⼊的AV信号被接通⾄视频处理-显像电路和⾳频驱动放⼤电路中。
用模拟开关实现信号复用

用模拟开关实现信号复用请注意模拟开关和多路复用器,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。
要点模拟开关的主要规格是电压、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模拟开关,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(参考文献 1 )。
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)功能或多路复用器,就会更加复杂。
例如,一个为ADC送入信号的多路复用器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。
模拟开关和多路复用器基本知识

PMOS NMOSALTERNATE SYMBOLS图1:MOSFET开关导通电阻与信号电压之间的关系工艺(CMOS)可以产出优异的P沟道和N沟道MOSFET。
并联连接器件,结果会形成如图2所示的基本双向CMOS开关。
这种组合有利于减少导通电阻,同时也可能产生随信号电压变化小得多的电阻。
SWITCHDRIVERSWITCH图2:基础CMOS 开关用互补对来减少信号摆幅引起的R ON 变化COMBINED TRANSFERFUNCTION图3:CMOS 开关导通电阻与信号电压之间的关系展示的是N 型和P 型器件的导通电阻随通道电压的变化。
这种非线性电阻可能给直流精度和交流失真带来误差。
双向CMOS 开关可以解决这个问题。
导通电阻大幅降低,线性度也得到了提升。
图3底部曲线展示的是改进后的开关导通电阻特性的平坦度。
ADG8xx 系列CMOS 开关是专门针对导通电阻低于0.5 Ω的应用而设计的,采用亚微米工艺制成。
这些器件可以传导最高400 mA 的电流,采用1.8 V 至5.5 V 单电源供电(具体视器件而定),额定扩展工作温度范围为–40°C 至+125°C 。
典型的导通电阻与温度和输入信号电平之间的关系如图4所示。
图5:两个相邻CMOS开关的等效电路:影响导通开关条件下直流性能的因素:RON 、RLOADLeakage current creates error voltage at V OUT equal to: V OUT= I LKG×R LOAD图7:影响关断开关条件下直流性能的因素:ILKG 和R当开关断开时,漏电流可能引起误差,如图7所示。
流过负载电阻的漏电流会在输出端产生一个对应的电压误差。
图8:动态性能考虑:传输精度与频率的关系会在传递函数A(s)的分子中形成一个零点。
该零通常出现在高频下,因在等效电路中,CDS和负载电容的函数。
该频率极点为开关导通电阻很小。
多路模拟开关芯片

多路模拟开关芯片多路模拟开关芯片是一种集成电路,可以将多个模拟电路连接到一个共享信号线上。
它的作用类似于机械开关,可以控制不同电路之间的连接和断开。
多路模拟开关芯片广泛应用于电子设备中,特别是在信号切换、信号选择和数模转换等领域。
多路模拟开关芯片通常由多个开关单元组成,每个开关单元包括一个控制逻辑、一个开关和两个输入/输出信号。
开关的作用是连接或断开输入和输出信号,控制逻辑根据输入信号决定开关的状态。
其中,输入信号可以是控制信号或数据信号,输出信号则是经过开关连接或断开后的结果。
多路模拟开关芯片的优势之一是方便快捷的信号切换。
通过控制逻辑,可以实现对多个输入信号的选择,将选中的信号输出到一个共享的信号线上。
这样,在一个开关芯片的引脚上就可以实现对多个模拟电路的接入和切换。
与传统的开关电路相比,多路模拟开关芯片不仅具有更高的集成度,还可以通过软件或硬件控制实时切换不同的信号,提高了电路的灵活性和可编程性。
另一个优势是有效解决信号干扰问题。
在复杂的电子设备中,各个电路之间可能存在干扰,如串扰、互异数、串扰等。
多路模拟开关芯片可以将不同模拟电路的输入信号与输出信号隔离开来,避免了干扰对信号质量的影响。
此外,开关芯片的引脚也可以作为信号输入和输出之间的隔离层,进一步提高了信号的稳定性和可靠性。
多路模拟开关芯片还具有低功耗和小尺寸的特点。
由于采用集成电路的制造工艺,开关芯片的功耗相对较低,可以在长时间运行的应用中实现节能。
另外,封装形式也可以根据需求选择,可以实现高密度集成和小尺寸设计,适用于各种不同场景的应用。
综上所述,多路模拟开关芯片是一种功能强大、灵活性高、可扩展性好的集成电路。
它可以实现多个模拟电路之间的信号切换和选择,有效解决信号干扰问题,并具有低功耗和小尺寸的优势。
随着电子设备的发展和应用需求的增加,多路模拟开关芯片的应用前景将更加广阔。
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向二极管电流为最大额定电流值。 2. θJA是在空气条件下,元件直接安装在高效导热性系数的测试板上测量得到的。详细内容参考技术
摘要TB379。
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数据手册 DS-107-00024CN
电源供电考虑
ISL43681 和 ISL43741 的结构是典型的 CMOS 模拟开关,因为它们有 3 个电源引脚:V+,V-,和 GND。 V+和 V- 驱动内部 CMOS 开关,决定它们的模拟电压极限值,因此模拟信号通路和 GND 之间没有连接。 不象用 13V 最大电源电压供电的其他模拟开关,ISL43681 和 ISL43741 的 15V 最大电源电压为 10%容差
引脚图
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真值表
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注:逻辑“0” ≤ 0.8V,逻辑“1” ≥ 2.4V,V+在 2.7V 和 10V 之间。”X”=无影响。
注:逻辑“0” ≤ 0.8V,逻辑“1” ≥ 2.4V,V+在 2.7V 和 10V 之间。”X”=无影响。 订购信息
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引脚描述
引脚 V+ VGND
Hale Waihona Puke ENENLECOM NO ADD N.C.
功能 正电源输入 负电源输入。在单电源结构中接地。 地 数字控制输入。正常工作情况下接地。接 V+时关闭所有开关。
数字控制输入。正常工作情况下接 V+。接地时关闭所有开关。 数字控制输入。正常工作情况下接+V。接地时锁存最后的开关状态。
最大结温(塑料封装)……………………………… 150℃ 最大储存温度范围 ……………………………… -65℃到 150℃ 最大引线温度(低温焊接 10s)………………………… 300℃
(仅限引线尖端)
注意:强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏。这些仅仅是极限参数,并不意味着在极限条 件下或在任何其它超出推荐工作条件所示参数的情况下器件能有效工作。
V+和 GND 也为内部逻辑(因此设置数字开关点)和电平移位器供电。电平移位器将输入逻辑电平转 换为开关的 V+和 V- 信号,来驱动模拟开关门接线端。
逻辑电平门限
V+和GND为内部逻辑级供电,因此V- 对逻辑门限没有影响。该开关系列在V+电压范围为 2.7V到 10V 的情况下,可兼容TTL电平(0.8V和 2.4V)。12V下,VIH电平约为 3.3V。这仍比CMOS保证高电平输出所 需的最小电平 4V低,但噪声边缘减少了。为了达到 12V电源的最好结果,使用一个逻辑系列提供高于 4V 的VOH。
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电气指标: ± 5V 电源 测试条件: VSUPPLY= ± 4.5V到 ± 5.5V,GND =0V,VINH=2.4V,VINL=0.8V(注 3),除非另有说明。
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通过在输入端串联一个 1kΩ的电阻,逻辑输入很容易被保护(见图 9)。电阻限制了输入电流,使其 保持在引起永久破坏的门限之下,次微安输入电流在正常工作下产生一个无关紧要的电压降。
该方法不适用于信号通道的输入。给开关输入增加一个串联电阻阻扰了使用一个低RON开关的目的, 因此,两个小信号二极管能够与电源脚串联来为所有管脚提供过压保护(见图 9)。这些附加的二极管使模 拟信号的值限制在比V+低 1V,比V- 高 1V之间。低漏放电流性能不受这一方法的影响,但开关电阻可能 会增加,特别是在低电源电压下。
的 12V 电源( ± 6V 或 12V 单电源)提供足够的空间,也为过冲和噪声尖峰信号提供足够的空间。 工作在双极性或单电源下,该开关系列的性能都很好。所需的最小电源电压为 2V 或 ± 2V。还必须注
意的是输入信号范围,开关次数和较低电源电压下的导通电阻降低。详细内容请参考电气指标表和典型性 能曲线图。
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注:3.VIN=使器件处于给定状态的输入逻辑电压 4.数据手册中使用了代数规则,负的最大值最小,正的最大值最大。 5. ΔRON=RON(MAX)-RON(MIN)。 6.平直率定义为规定模拟信号范围内,导通电阻的最大和最小值之间的差值。 7.漏电参数在高温下测得,在 25℃下有相关保证。 8.在任意两个开关之间。
注:Intersil无铅产品采用特殊的无铅材料制成,模塑料/晶片的附属材料和100%无光泽锡盘引脚符合 RoHS标准,兼容SnPb和无铅低温焊接操作。Intersil无铅产品在无铅峰值回流温度中属于MSL级别分类, 完全满足和超过IPC/GEDEC JSTD-020的无铅要求。
确的开关能力,双 5V电源下有低的导通电阻(39Ω)和高速的工作能力(tON=38ns,tOFF=19ns)。 它们设有抑制管脚,可同时打开所有的信号通道。它们还有一个锁存引脚,可锁住最后的开关地址。
器件特别适合于使用 ± 5V电源供电的应用。 ± 5V电源下,它的性能(RON,漏放电流,电荷注入等)
单电源工作……………………………………………… +2V 到+12V
双电源工作……………………………………………… ± 2V 到 ± 6V
快速开关动作(Vs=+5V)
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-- tON………………………………………………………… 38ns -- tOFF………………………………………………………… 19ns 保证最大漏放电流………………………………………… 2.5nA 保证无断线 可兼容 TTL 和 CMOS 无铅封装
TTL/CMOS 的逻辑兼容性。 ISL43681 是单一的 8 合 1 多路复用器,ISL43741 是差分 4 合 1 多路复用器。表 1 概括了它们的性能。
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低电压,单/双电源,8合1多路复用器和差分4合1多路复用器
概述
Intersil ISL43681 和 ISL43741 是精密,双向模拟开关,配有 8 通道和一个差分 4 通道多路复用器/多路
信号分离器。它们工作在+2V 到+12V 的单电源,或 ± 2V 到 ± 6V 的电源下。它设有抑制管脚,可同时打
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电气指标:+12V 电源
测试条件: V+=+10.8V到+13.2V,GND =0V,VINH=4V,VINL=0.8V(注 3),除非另有说明。
LE , EN ,EN,NO,NC,ADD(注 1)…………………… -0.3 至((V+)+0.3V)
输出电压 COM(注 1)…………………………………………… -0.3 至((V+)+0.3V)
连续电流(任一终端)…………………………………… ± 30mA
峰值电流 NO,NC 或 COM
(脉冲 1ms,10%占空因数,最大值)………………… ± 100mA
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测试电路和波形图
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模拟开关公共脚 模拟开关常开脚 地址输入脚 无内部连接
极限参数
V+到 V- …………………………………………………… -0.3V 至 15V 对 GND 的 V+ ……………………………………………… -0.3V 至 15V 对 GND 的 V- ……………………………………………… -15V 至 0.3V 输入电压
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电气指标:3.3V 电源
测试条件: V+=+3.0V到+3.6V,V- =GND =0V,VINH=2.4V,VINL=0.8V(注 3),除非另有说明。
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静电释放额定值 HBM(每个 Mil-STD-883,依据 3015.7 标准)……… >2.5kV
工作条件
温度范围 ISL43681IR 和 ISL43741IR ……………………………… -40℃到 85℃
热信息
热阻(典型值, 注 2)
θJA(℃/W)
20 Ld 4 × 4 QFN 封装 ……………………………… 45
是同系列中最好的。 它的宽的带宽,非常高的断开隔离和串话干扰抑制同样有利于高频应用。