第3章 模擬多路開關(guān)

1、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)第3章 模擬多路開關(guān)第3章 模擬多路開關(guān)n模擬多路開關(guān)的工作原理n模擬多路開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)n模擬多路開關(guān)的電路特性n模擬多路開關(guān)的應(yīng)用3.1 概述n模擬多路開關(guān)的作用n在多路模擬信號中選擇模擬信號n常用于多路信號共用后續(xù)電路（通常為A/D轉(zhuǎn)換器）的情況n模擬多路開關(guān)的分類n機電式：常用于大電流、高電壓、低速切換場合n電子式：常用于小電流、低電壓、高速切換場合3.1 概述n模擬多路開關(guān)分類示意模擬多路開關(guān)機電式電子式雙極型晶體管開關(guān)場效應(yīng)晶體管開關(guān)集成電路開關(guān)3.2 多路開關(guān)的工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)3.2.1 多路開關(guān)工作原理n雙極型晶體管開關(guān)n開關(guān)速度快n漏電流大n開路電阻

2、小n導(dǎo)通電阻大n電流控制器件+15V+15VT1T1T8T8.通道選擇 1通道選擇 8Ui1UC8UC1Ui8R11R2118R28RUo模擬信號1模擬信號8圖圖3 3. .2 2 雙雙極極型型晶晶體體管管開開關(guān)關(guān)電電路路3.2.1 多路開關(guān)工作原理n場效應(yīng)管開關(guān).T1T1T8T8Ui1Ui8UC1UC8通道選擇1通道選擇8UoR1828R11R21R圖圖3 3. .3 3 結(jié)結(jié)型型場場效效應(yīng)應(yīng)管管多多路路開開關(guān)關(guān)+4V+4V-20V-20VT1T1T8T8R11R21R18R28UoUi1UC1Ui8UC8.圖圖3 3. .4 4 絕絕緣緣柵柵場場效效應(yīng)應(yīng)管管多多路路開開關(guān)關(guān)3.2.1 多路

3、開關(guān)工作原理n集成多路開關(guān)n集成場效應(yīng)管多路開關(guān)、地址計數(shù)器、譯碼器及控制電路n體積小，使用方便1231516.四-十六線譯碼器四位計數(shù)器T1T2T3T15T16U0Ui3Ui2Ui1Ui15i16U計數(shù)23222120.圖圖3 3. .5 5 集集成成多多路路開開關(guān)關(guān)3.2.2 多路開關(guān)的主要指標(biāo)n RON：導(dǎo)通電阻n RONVS：導(dǎo)通電阻溫度漂移n IC：開關(guān)接通電流n IS：開關(guān)斷開時的泄漏電流n CS：開關(guān)斷開時，開關(guān)對地電容n COUT：開關(guān)斷開時，輸出端對地電容n tON：選通信號EN達(dá)到50這一點時到開關(guān)接通時的延遲時間n tOFF：選通信號EN達(dá)到50這一點時到開關(guān)斷開時的延遲

4、時間n tOPEN：開關(guān)切換時間，開關(guān)從一個通道的接通狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個通道的接通狀態(tài)并達(dá)到穩(wěn)定所用的時間3.3 多路開關(guān)集成芯片3.3.1 無譯碼器的多路開關(guān)3.3 多路開關(guān)集成芯片3.3.2 有譯碼器的多路開關(guān)3.3.2 有譯碼器的多路開關(guān)nAD7501芯片引腳及真值表3.3.2 有譯碼器的多路開關(guān)nAD7502芯片引腳及真值表3.3.2 有譯碼器的多路開關(guān)nCD4051/2/3引腳及真值表CD4051功能框圖CD4052功能框圖CD4053功能框圖多路開關(guān)集成芯片小結(jié)n模擬多路開關(guān)集成芯片有多種形式n一對一（AD7510等）n一對多（CD4501，CD4502等）n多對一（AD7501，CD

5、4501，CD4502等）n掌握控制電平及控制邏輯n注意連接方向n通過芯片手冊掌握其他特性3.4 多路開關(guān)的電路特性n模擬多路開關(guān)中一個開關(guān)的等效電路UsRsCIROFFRONCIOCORLCL3.4 多路開關(guān)的電路特性n漏電流n漏電流是指通過斷開模擬開關(guān)的電流I導(dǎo)導(dǎo)通通開開關(guān)關(guān)測測量量點點UOERLRONRSIIISSSS斷斷開開開開關(guān)關(guān)圖圖3 3. .1 12 2 漏漏電電流流電電路路)() 1(ONssOESONLRRInURRR3.4 多路開關(guān)的電路特性n通道數(shù)增加或信號源內(nèi)阻很大時，分級結(jié)合電路能夠改善漏電流的情況.ABC輸輸出出12n12n12n圖圖3 3. .1 13 3 多多路

6、路開開關(guān)關(guān)的的分分級級組組合合3.4 多路開關(guān)的電路特性n動態(tài)響應(yīng)n開關(guān)的切換時間n開關(guān)閉合后系統(tǒng)的帶寬n多路開關(guān)動態(tài)響應(yīng)的等效電路UsRsCIRONCTRL3.4 多路開關(guān)的電路特性n時間常數(shù)TCn設(shè)定時間tSn帶寬f3dBTONscCRRT)(誤差100lncsTt TONsdBCRRf)(2133.4 多路開關(guān)的電路特性n例3.1 設(shè)RON100，COUT100pF，CL=20pF，RL10M ，CI5pF，精度0.1，求設(shè)定時間ts。n誤差？n0.1nTc？ n（RsRON）CTnCT？n（COUTCL）誤差100lncsTt3.4 多路開關(guān)的電路特性n源負(fù)載效應(yīng)誤差n由信號源電阻和開關(guān)導(dǎo)通電阻與多路開關(guān)所接器件的等效電阻分壓而引起的誤差。n例3.2 設(shè)某通道RS300 ，RON250 ，RL5M ，求負(fù)載效應(yīng)引起的誤差%011. 0%100LONSONSRRRRR誤差：負(fù)載效應(yīng)引起的誤差為USRSRONRL3.4 多路開關(guān)的電路特性n串?dāng)_n指斷開通道的信號電壓耦合到接通通道而引起的干擾US1RS2RON2COUT+CLCin2UOECIORS1Cin1(A)等效電路等效電路US1CIORONUOECOUT+CL(B)RON2RS1或或RON2RS2時的簡化圖時的簡化圖US1RS1CIOCin1RS2UOECin2+COUT+CL(C)RON2RS1