h1_key

當前位置:首頁 >新聞資訊 > 技術文章>電子模擬開關的模擬特性
電子模擬開關的模擬特性
2023-03-27 583次

許多工程師第一次使用模擬開關,往往會把模擬開關完全等同于機械開關。其實模擬開關雖然具備開關性,但和機械開關有所不同,它本身還具有半導體特性:

  模擬開關的模擬特性

  (1) 導通電阻(Ron)隨輸入信號(Vin)變化而變化

1a是模擬開關的簡單示意圖,由圖中可以看出模擬開關的常開常閉通道實際上是由兩個對偶的N溝道MOSFET與P溝道MOSFET構成,可使信號雙向傳輸,如果將不同Vin值所對應的P溝道MOSFET與N溝道MOSFET的導通電阻并聯,可得到圖1b并聯結構下Ron隨輸入電壓(Vin)的變化關系,如果不考慮溫度、電源電壓的影響,Ron隨Vin呈線性關系,將導致插入損耗的變化,使模擬開關產生總諧波失真(THD)。此外,Ron也受電源電壓的影響,通常隨著電源電壓的上升而減小。

 

 

  (2)模擬開關輸入有嚴格的輸入信號范圍

  由于模擬開關是半導體器件,當輸入信號過低(低于負電源電壓)或者過高(高于正電源電壓)時,MOSFET處于反向偏置,當電壓達到某一值時(超出限值0.5~4V),此時開關無法正常工作,嚴重者甚至損壞。因此模擬開關在應用中,一定要注意輸入信號不要超出規(guī)定的范圍。

  

 


  (3) 電荷注入

  應用機械開關我們當然希望Ron越低越好,因為低阻可以降低信號的損耗。然而對于模擬開關而言,低Ron并非適用于所有的應用,較低的Ron需要占據較大的芯片面積,從而產生較大的輸入電容(雜散電容), 與構成模擬開關的NMOS和 PMOS管相伴的雜散電容引起的一種電荷變化稱為“電荷注入”。在每個開關周期其充電和放電過程會消耗更多的電流,而且還會產生正向尖峰和負向尖峰。時間常數t=RC,充電時間取決于負載電阻R和電容C,一般持續(xù)幾十ns。這說明低Ron具有更長的導通和關斷時間。為此,選擇模擬開關應該綜合權衡Ron和注入電荷。

  (4)開關斷開時仍會有感應信號漏出

  這一特性指的是當模擬開關傳輸交流信號時,在斷開情況下,仍然會有一部分信號通過感應由輸入端傳到輸出端,或者由一個通道傳到另一個通道。通常信號的頻率越高,信號泄漏的程度越嚴重。

  (5)傳輸電流比較小

  模擬開關不同于機械開關,它通常只能傳輸小電流,目前CMOS工藝的模擬開關允許連續(xù)傳輸的電流大多小于500mA。

  (6) 邏輯控制端驅動電流極小

機械開關邏輯控制端的驅動電流往往都是mA級,有時單純靠數字I/O很難驅動。而模擬開關的邏輯控制端驅動電流極小,一般低于nA級。因此,它完全可以由數字I/O直接驅動,從而達到降低功耗、簡化電路的目的。

 

模擬開關的開關特性

  (1)信號可雙向傳輸

  有些人習慣于把模擬開關的兩個常開常閉端稱之為輸入端,公共端稱之為輸出端,其實這只是根據模擬開關的具體應用給予的臨時定義。模擬開關大多可以使信號雙向傳輸,如果忽略這一點,就很容易使電路出現問題,比如將電壓反向偏置、電流倒灌等。

  (2)開關斷開后漏電流極小

  模擬開關在斷開(OFF)時會呈現高阻狀態(tài),兩傳輸端間的漏電流極小,一般只有nA級以下,很多模擬開關斷開后的漏電流約為1nA。這么微弱的電流在應用中可忽略不計,模擬開關此時可被認為是理想斷開的。


 

  總之,模擬開關是具有開關功能的半導體器件,在應用過程中既要充分利用它的開關功能,又要考慮它的半導體特性,否則可能會出現意想不到的麻煩。

 

  • 一文讀懂什么是IMU傳感器?
  • IMU(慣性測量單元,Inertial Measurement Unit) 是一種用于測量物體運動狀態(tài)的電子設備,通過組合多種傳感器來提供三維空間中的加速度、角速度及姿態(tài)信息。
    2025-03-05 496次
  • 一文讀懂什么是圖像傳感器?
  • 圖像傳感器是一種將光學圖像轉換為電信號的電子器件,廣泛應用于數碼相機、智能手機、安防監(jiān)控、醫(yī)療影像、自動駕駛等領域。它是現代成像系統的核心組件,決定了圖像的清晰度、色彩還原能力和動態(tài)范圍等關鍵性能。
    2025-03-03 108次
  • 一文讀懂什么是加速度傳感器?
  • 加速度傳感器(Accelerometer)?是一種測量物體線性加速度的裝置,可檢測物體在空間中沿X、Y、Z軸的平移運動(包括靜態(tài)重力加速度和動態(tài)運動加速度)。
    2025-02-26 211次
  • XILINX賽靈思 XC7K160T-2FBG484E
  • 賽靈思(XILINX)作為行業(yè)的領軍企業(yè),其推出的 XC7K160T-2FBG484E 更是一款備受矚目的產品。XC7K160T-2FBG484E 屬于賽靈思 7 系列 FPGA(現場可編程門陣列),具有強大的性能和豐富的功能。
    2024-09-25 367次
  • XILINX賽靈思 XCKU085-2FLVA1517E
  • 賽靈思(XILINX)作為全球領先的可編程邏輯器件供應商,其推出的 XCKU085-2FLVA1517E 以卓越的性能和豐富的功能,成為眾多電子工程師和設計師的首選。XCKU085-2FLVA1517E 屬于賽靈思 UltraScale 架構系列產品,采用先進的 20 納米工藝技術制造。這一工藝不僅帶來了更高的性能,還實現了更低的功耗,為各種復雜的電子系統設計提供了理想的解決方案。
    2024-09-25 320次

    萬聯芯微信公眾號

    元器件現貨+BOM配單+PCBA制造平臺
    關注公眾號,優(yōu)惠活動早知道!
    10s
    溫馨提示:
    訂單商品問題請移至我的售后服務提交售后申請,其他需投訴問題可移至我的投訴提交,我們將在第一時間給您答復
    返回頂部