多路模拟开关的选择
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。
如何选择合适的电子电路中的模拟开关
如何选择合适的电子电路中的模拟开关电子电路中的模拟开关是一种广泛应用于各种电路设计中的重要器件。
它可以控制电流或信号的开关状态，实现电路的连接和断开。
在选择合适的电子电路中的模拟开关时，我们需要考虑一些重要因素，包括开关类型、性能参数、可靠性和成本等。
本文将从这些方面为大家介绍如何选择合适的电子电路中的模拟开关。
1. 开关类型在电子电路中，常见的模拟开关类型包括单刀双掷（SPDT）、双刀双掷（DPDT）和多位置开关等。
选择合适的开关类型要根据具体的电路需求来决定。
例如，如果需要切换两个不同的电路路径，则可选择SPDT开关。
而如果需要切换三个或以上的电路路径，则可选择多位置开关。
2. 性能参数性能参数对于选择合适的模拟开关至关重要。
其中一个重要指标是开关阻抗，它决定了开关对电路的影响程度。
开关阻抗越低，对信号的衰减就越小，电路的性能表现也就越好。
此外，还需要考虑开关的带宽、插入损耗、隔离度等性能指标，以确保开关在预期的工作条件下能够稳定可靠地工作。
3. 可靠性在选择电子电路中的模拟开关时，可靠性是一个重要考虑因素。
我们需要确保开关的寿命长、失效率低，并且能够适应各种环境条件。
因此，我们可以查看供应商提供的产品手册和技术规格，了解开关的质量认证情况以及用户的反馈评价。
此外，应选择可靠性较高的供应商和品牌，以确保所选模拟开关的长期可靠性。
4. 成本成本也是选择模拟开关时需要考虑的因素之一。
我们可以根据自身的经济条件和实际需求来确定所选模拟开关的预算。
通常情况下，价格较低的模拟开关可能在性能和可靠性上存在一定的差距，所以需要做出权衡。
然而，也不要因为追求低成本而忽视了性能和可靠性的重要性，因为较低质量的开关可能会导致电路故障或性能下降。
总结起来，选择合适的电子电路中的模拟开关需要综合考虑开关类型、性能参数、可靠性和成本等因素。
同时，建议在选择时参考供应商提供的产品手册和技术规格，了解开关的质量认证情况和用户评价。
模拟多路开关详解共60页文档
Hale Waihona Puke 模拟多路开关详解11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
多路复用器和模拟开关
多路复用器和模拟开关多路复用器（MULTIPLEXER 也称为数据选择器）是用来选择数字信号通路的；模拟开关是传递模拟信号的，因为数字信号也是由高低两个模拟电压组成的, 所以模拟开关也能传递数字信号。
在CMOS多路复用器中，因为其数据通道也是模拟开关结构，所以也能用于选择多路模拟信号。
但是TTL的多路复用器就不能选择模拟信号.。
用CMOS的多路复用器或模拟开关传递模拟信号时要注意：模拟信号的变化值必须在正负电源电压之间，譬如要传递有正负半周的正弦波时，必须使用正负电源且电源电压大于传递的模拟信号峰值，这时其控制或地址信号必须以负电源电压为0，而以正电源电压为1；或者用单电源供电，而使模拟信号的变化中值在 1/2 电源电压上, 传递之后再恢复到原来的值。
一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理1.四双向模拟开关CD4066CD4066的引脚功能如下图所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
2.单八路模拟开关CD4051CD4051引脚功能如下图所示。
CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。
“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。
此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。
例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。
IC资料-CD4051_4052_4053多路选择模拟开关
850
270
1050
1300
330
120
400
520
Ω
210
80
240
300
10
10
Ω
5
±50 ±200 ±200 ±200
±0.01
±50
±500 ±2000 ±2000 ±2000
nA
±0.08 ±200 ±0.04 ±200 ±0.02 ±200
nA
1.5 3.0 4.0 3.5 7 11 -0.1 0.1 3.5 7 11 -10-5 -10-5
-0.1 0.1 20 40 80
-10-5 -10-5
-0.1 0.1 20 40 80
-0.1 0.1 150 300 600
信号输入VIS和输出VOS VDD＝2.5V VEE＝-2.5V 或VDD＝5V VEE＝0V VDD＝5V 导通电阻 （峰值 RL＝10kΩ VEE＝-5V RON VEE ≤ VIS ≤ （任一通道） 或V DD＝10V VDD） VEE＝0V VDD＝7.5V VEE＝-7.5V 或V DD＝15V VEE＝0V VDD＝2.5V VEE＝-2.5V 或VDD＝5V VEE＝0V VDD＝5V 任两个通道间 RL＝10kΩ （任 VEE＝-5V 的导通电阻增 或V DD＝10V 一通道） 益 VEE＝0V VDD＝7.5V VEE＝-7.5V ΔRON 或V DD＝15V VEE＝0V 关态通道漏电 VDD-＝7.5V，VEE＝-7.5V 流， 任一通道处 O/I＝±7.5V，I/O＝0V 于关态 inhibit=7.5V CD4051 关 态 通 道 漏 电 VDD=7.5V CD4052 流， 所有通道处 VEE=-7.5V O/I=0V 于关态 CD4053 I/O=±7.5V 控制输入A、B、C和inhibit VEE＝ VSS，RL VDD=5V ＝1k Ωto VSS VDD=10V 低 电 平 输 入 电 IIS<2uA,所有的 VIL 通道为关态 压 VDD=15V VIS＝VDD thru
4路2选1模拟开关
4路2选1模拟开关在我们日常生活和工作中，电子设备的使用越来越普及，对于电子元器件的选择也显得愈发重要。
4路2选1模拟开关作为一种常见的电子元器件，以其小巧的体积、高效的性能赢得了市场的青睐。
本文将为您详细介绍4路2选1模拟开关的工作原理、应用场景、优势以及市场前景和选择建议。
一、简介4路2选1模拟开关，从名字就可以看出，它具有4个输入端口，2个输出端口。
这种开关的主要作用是在多个输入信号中选择两个进行输出。
它广泛应用于各种电子设备中，如音频、视频切换器、数据选择器等。
二、工作原理与操作方法4路2选1模拟开关的工作原理是利用电子元器件的导通与截止特性，实现对输入信号的选择与切换。
在使用过程中，用户可以通过控制开关的输入端来选择需要输出的信号。
操作方法很简单，首先，将需要切换的信号接入开关的输入端，然后通过控制器选择需要的输出信号。
这种开关通常具有手动和自动两种操作模式，手动模式下，用户可以直接操作开关选择输出信号；自动模式下，开关会根据预设的条件自动切换输出信号。
三、应用场景与优势4路2选1模拟开关在众多应用场景中，如音频切换、视频切换、信号处理等领域都有广泛的应用。
其优势主要体现在以下几点：1.小巧轻便：相比其他类型的开关，4路2选1模拟开关体积小、重量轻，便于安装和使用。
2.切换速度快：模拟开关的切换速度较快，能够满足高频切换的需求。
3.可靠性高：采用高品质元器件制造，具有较高的稳定性和可靠性。
4.易于控制：操作简单，可通过控制器方便地实现信号切换。
四、市场前景与选择建议随着科技的不断发展，对电子元器件的需求越来越大，4路2选1模拟开关市场前景十分广阔。
在选购时，建议关注以下几点：1.品牌：选择知名品牌，保证产品质量与售后服务。
2.参数：根据实际应用需求，选购合适参数的开关，如输入电压、输出电流等。
3.价格：合理的价格区间，避免过高或过低的价格。
4.口碑：了解其他用户的使用体验，参考口碑评价。
第五章 模拟多路开关
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
4
主要技术指标：
RON：导通电阻，指开关闭合后，开关两端的等效电阻 阻值。理想开关的RON＝0。 ROFF：断开电阻，指开关断开后，开关两端的电阻等效 电阻阻值。理想开关的ROFF ∞。 tON、 tOFF：接通（延迟）时间和断开（延迟）时间， 指从控制信号到达最终值的50%时，到开关输出到达 最终稳定值的90%之间的时延。
(2) 绝缘栅场效应晶体管（Isolated Gate FET ）
IGFET的栅极与源极之间、栅极与漏极之间均有一层 绝缘层（多为二氧化硅SiO2） ，“绝缘栅”故而得名。 又因其栅极上沉积了一层金属（原多为铝，现也有铜） 作为引线，其分层结构为金属-氧化物-半导体，所以 IGFET更多地被称为“MOSFET”或MOS晶体管。与 JFET相比，MOSFET的温度稳定性好、IC工艺简单， 因而广泛应用于LSI和VLSI制造。也是目前使用最为广 泛的电子式模拟多路开关。
电磁继电器的驱动
需要较大的驱动，一般用OC门或三 极管进行驱动（如图）。为防止三 极管截至时，因电感中的电流突变 在线圈两端产生过高的感生电动 势，利用D和C进行保护和吸能。
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二、电子式模拟多路开关
1）双极型晶体管
利用三极管的开关特性 Ti饱和导通/截至，第i路 开关闭合/断开。 ☺ 接通时延小，速度快。 泄漏电流大，导通电阻 RON大，断开电阻ROFF 小，通道串扰大。 属于电流控制器件，功 耗大，集成度低，并且 只能单向传输。
JFET分为N沟道和P沟道两种，两者工作原理相同，都 是通过控制导电沟道两侧PN结上的电压，使导电沟道 “宽窄” 发生变化。如果PN结上的电压足够高（或者为 零），使导电沟道彻底关闭（或沟道宽度达到最大而电 阻最小），这就是JFET开关管的工作原理。 JFET具有导通电阻RON小（可以做到小于100Ω），并 且RON不随信号电压和电源电压变化，接通时延小（可 小于100ns），可双向传输等优点。但需注意，在断电 时JFET的开关处于“导通”状态（即所谓常闭型）。
便携设备及消费电子USB应用中的模拟开关选择
当进行便携设备的设计时，工程师在选择模拟开关时必须特别关注RON、串扰、THD、带宽、电荷注入、插损等参数。
本文阐述了模拟开关的工作原理以及选择这种器件时对各种关键参数的折衷考虑。
位总线开关。
图1：FSTU3125型4最近几年，开关正进入到PC、服务器、笔记本电脑及扩展基座(docking station)应用等市场中，这随后导致众多芯片厂商蜂拥推出各种“总线开关”。
这些总线开关之所以具有吸引力，是因为通过在应用中与(缓存或存储器中的)多路复用/解复用数据隔离或进行电压转换，在插入(连接)或断开期间就很方便地将总线电容与插卡或设备隔开。
大多数总线开关产品都是能处理奇偶或非奇偶应用数据通信总线宽度的8、10、16、18、24或32位器件。
这些产品还被用于字节交换、纵横(交叉)路由及存储器交错等。
总线开关一般被设计成单NMOS器件，且由于其双向本质、低(或“零”)传播延时(典型为250ps)、低电容及低电流源要求而常常被用作缓冲器或收发器的替代器件。
但单NMOS通道的缺点是，随着源极电压接近Vcc，栅极下面的漏-源区会逐渐被夹紧，从而限制电流供应能力并使输出电压箝位。
但请记住，电流源是以驱动缓冲器为特征，而开关并非天然就具有电流供应能力，它只想起简单的“连线”作用。
其主要缺点是下降沿上的下冲，这会引起存储器模块的假同步，但此问题由于“下冲加固电路(UHC)”及类似技术的引入而被固定。
笔记本电脑/PC继续将开关用于多路复用应用，包括在视频上重叠图形(画中画)、MPEG数据流的切换(在串-并转换后)以及随后在视频加速卡上不同监视器(TV、LCD、PC监视器)源之间的RGB数据复用等。
最近几年，消费者对带有多个源的高技术特性的渴求已经在推动技术需求的发展，因此开关功能是视频、图形及音频传输或处理过程中的一个完整组成部分。
鉴于此，除简单的R ON 及R FLAT 特征外，目前对“开关”在串扰、总谐波失真(THD)、衰减及带宽方面的指标要求也有了很大的提高。
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今天做电路研究的时候要用到多路数据选择器，多路开关。
和开发部的头讨论了下，才发现里面有很多东西要学，这里就贴出来一些心得分享一下，一下的内容也有从别处摘来的一部分。
选择开关时需考察以下指标：
1 多路开关通断方式的选择
目前市场上的多路开关的通断切换方式大多为“先断后通”
（Break-Before-Make）。
在自动数据采集中，应选用“先断后通”的多路开关。
否则，就会发生两个通道短接的现象，严重时会损坏信号源或多路开关自身。
然而，在程控增益放大器中，若用多路开关来改变集成运算放大器的反馈电阻，以改变放大器的增益，就不宜选用“先断后通”的多路开关。
否则，放大器就会出现开环状态。
放大器的开环增益极高，易破坏电路的正常工作，甚至损坏元器件，一般应予避免。
2. 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。
3. 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。
4. 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△RON=△RONMAX—△RONMIN。
它表明导通电阻的平坦程度，△RON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。
多路开关的导通电阻RON（一般为数10Ω至1kΩ左右）比机械开关的接触电阻（一般为mΩ量级）大得多，对自动数据采集的信号传输精度或程控制增益放大的增益影响较明显，而且RON通道随电源电压高低、传输信号的幅度等的变化而变化，因而其影响难以进行后期修正。
实践中一般是设法减小RON来降低其影响。
以CD4051为例，测试发现：CD4051的RON随电源电压和输入模拟电压的变化而变化。
当VDD=5V、VEE=0V时，
RON=280Ω，且随V1的变化突变；当VDD>10V、VEE=0V时，RON=100Ω，且随V1的变化缓变。
可见，适当提高CD4051的VDD有利于减小RON的影响。
必须注意：提高VDD的同时，应相应提高选通控制端A、B、C的输入逻辑电平。
可见，根据具体情况，适当提高多路开关的电源电压，是降低其RON影响的一种有效措施。
此外，适当提高电源电压，还可以同时减小导通电阻路差ΔRON 和加快开关速度。
5. 开关速度
开关速度指开关接通或断开的速度。
通常用接通时间TON和断开时间TOFF 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。
多路开关的切换速度与其自身的结构、工作条件以及外电路的情况都有关系。
在实践中应注意以下几点：所有的多路开关的平均传输延迟时间tpd均随VDD的升高而减小。
传输信号的信号源内阻Rs对多路开关的切换时间有重要影响。
在其它条件不变的情况下，切换时间近似与Rs成正比，即Rs越小，开关的动作就越快。
所以，对高内阻的信号源（一些传感器就是如此），宜用阻抗变换器（如电阻跟随器），将阻抗变低后再接入多路开关。
此外，减小Rs还可同时减小多路开关的关断漏电流造成的误差。
6. 选择合适的传输信号输入方式
传输信号一般有单端输入和差动输入两种方式，分别适用于不同的场合。
单端输入方式，即把所有信号源一端接同一信号地，信号地与ADC等的模拟地相接，各信号源的另一端分别接多路开关。
差动输入方式，即把所有信号源的两端分别接至多路开关的输入端。
其优点是抗共模干扰的能力强，缺点是实际通道数只有单端输入方式的一半。
当传输信号的信噪比较低时，必须使用差动输入方式。
模拟开关和多路转换器主要特性
7. 消除抖动引起的误差
和机械开关类似，多路开关在通道切换时也存在抖动过程，会出现瞬变现象。
若此时采集多路开关的输出信号，就可能引入很大的误差。
例如：某计算机自动数据采集与处理系统采集三个模拟量：水泵转速、流量、压力。
三个模拟量对应的TTL电平分别为：1.5454V，1.5698V、2.9394V。
采集系统从通道1、2、3分别对这三个模拟量连续采集10次，采集结果位于1.8554～1.8603、1.5625～1.5673、1.62207～1.62695之间，其中1、3、通道的误差很大。
这种误差是由于系统在多路开关通断切换未稳定下来就采集数据造成的。
消除抖动的常用方法有两种：一是用硬件电路来实现（硬件方法），即用RC滤波器除抖动；另一种是用软件延时的方法来解决（软件方法）。