請注意模擬開(kāi)關(guān)和多路復用器，它很重要

　　請注意模擬開(kāi)關(guān)和多路復用器，它們是信號通道的關(guān)鍵元件。設計人員應當了解這些重要模擬部件的應用和規格。

　　要 點(diǎn)

　　模擬開(kāi)關(guān)的主要規格是電壓、導通電阻、電容、電荷注入、速度和封裝。

　　介質(zhì)絕緣工藝可防止一些開(kāi)關(guān)的閂鎖。

　　開(kāi)關(guān)的工作范圍從直流到 400 MHz ，甚至更高。

　　MEMS (微機電系統)開(kāi)關(guān)在高頻下運行良好，但存在可靠性問(wèn)題，并且封裝費用昂貴。

　　如果您是在仿真一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)，要確保對全部寄生成分的建模。

　　沒(méi)有哪個(gè) IC 原理圖符號能比模擬開(kāi)關(guān)的符號更簡(jiǎn)單(圖 1a )。一個(gè)基本開(kāi)關(guān)僅包括輸入、輸出、控制腳和一對電源腳。然而，在這簡(jiǎn)單的外觀(guān)(圖 1b )后面，隱藏著(zhù)極其復雜的東西。很多規格，包括電源電壓和導通電阻，都對部件運行非常重要。模擬開(kāi)關(guān)也有許多交流規格，如帶寬和開(kāi)關(guān)時(shí)間。所有這些規格(包括泄漏電流)都會(huì )隨溫度而變化，有時(shí)是徹底改變。與其它所有模擬部件一樣，開(kāi)關(guān)也有相互作用并有一組連續值的規格。這些規格并非白或黑，而是灰色梯度。

　　一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)是復雜的，但要把它們聯(lián)結成組，或者把它們集成到一個(gè) IC 里以提供 DPDT (雙刀雙擲)功能或多路復用器，就會(huì )更加復雜。例如，一個(gè)為 ADC 送入信號的多路復用器應當是一種先開(kāi)后合的器件——也就是說(shuō)，在接通之前，它應當斷開(kāi)觸點(diǎn)，防止輸入信號相互短路。但是一個(gè)音頻輸出上的多路復用器可能需要先合后開(kāi)器件——也就是說(shuō)，它必須先接通，然后再斷開(kāi)，以防止音頻信號中出現令人不快的卡嗒聲和爆破音。如所有模擬部件一樣，事情要比第一眼看上去更復雜。

　尋找新用途

　　模擬開(kāi)關(guān)總是在儀器和工業(yè)市場(chǎng)中占有一席之地。數據采集卡重定模擬輸入的路徑，為接至 ADC 的測量提供多個(gè)通道，并把模擬輸出傳遞到連接器或內部電路節點(diǎn)。這些卡中的模擬開(kāi)關(guān)和多路復用器傳統上是高壓部件，以保持它們的工業(yè)、軍用和醫用傳統。這些有幾十年歷史的應用將永遠存在，但是幾項新的技術(shù)進(jìn)展正在使模擬開(kāi)關(guān)的使用發(fā)生巨大的變化。

　　模擬開(kāi)關(guān)最大規模用途之一是手機和其它的手提消費設備。Fairchild Semiconductor 的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)總監 Jerry Johnston 稱(chēng)：“我不知道哪款手機里一個(gè)開(kāi)關(guān)也沒(méi)有?！贝笮『凸δ苁请娫?huà)中使用模擬開(kāi)關(guān)的推動(dòng)因素。手機外殼中只有很小的空間放置連接器，這意味著(zhù)模擬開(kāi)關(guān)必須將信號從多個(gè) IC 傳遞到一個(gè) USB 端口、視頻端口、音頻端口或電源連接器。這些開(kāi)關(guān)也有多種功能，這更增加了在手機中的應用。一款手機通常包括一只基帶 IC 和 RF 信號鏈。一款全功能手機也可能要帶有數碼相機和攝像頭，兩者都有相關(guān)的閃存系統，并且能做 MP3 和視頻播放器。它也支持 USB、藍牙和無(wú)線(xiàn) LAN 連接。Johnston了解一些高端手機有多達 14 個(gè)模擬開(kāi)關(guān)。

　　基于類(lèi)似的原因，模擬開(kāi)關(guān)日益增長(cháng)的另一應用是便攜計算機。即使最基本的筆記本電腦也有攝像頭、 IR(紅外線(xiàn))端口、藍牙和無(wú)線(xiàn)功能。此外與手機類(lèi)似，便攜計算機只有有限的外表面供放置連接器。盡管不像手機的空間限制那么嚴格，但是這種約束仍然為模擬開(kāi)關(guān)提供了許多應用。

　　家庭娛樂(lè )設施是模擬開(kāi)關(guān)的另一種大批量應用。任何一個(gè)裝配電視、 DVD 播放機、立體聲收音機、游戲系統、有線(xiàn)系統和計算機的人，都可以證實(shí)這些任務(wù)要求的視頻與音頻信號布線(xiàn)挑戰。如同手機一樣，這些家庭娛樂(lè )系統可能用到一些數字信號，但是仍然必須使用模擬開(kāi)關(guān)來(lái)完成該設備的信號傳送。例如，許多家庭娛樂(lè )系統有多個(gè) HDMI(高清晰多媒體接口)數字信號通道，這些產(chǎn)品需要模擬開(kāi)關(guān)傳送那些信號，因為使用數字開(kāi)關(guān)能引起扭曲及延遲。數字開(kāi)關(guān)在完成功率時(shí)會(huì )建立一個(gè)或多個(gè)門(mén)延遲，那些延遲可能不確定，而是隨著(zhù)開(kāi)關(guān)路由或溫度而更改，門(mén)的上升和下降次數可能更改數字信號的占空比。

　　模擬開(kāi)關(guān)的另一個(gè)大量應用是車(chē)載娛樂(lè )設備，它有與家庭娛樂(lè )系統一樣的信號路由問(wèn)題，而且空間更少。汽車(chē)電子設備，或“telematics”(車(chē)載通信系統)同時(shí)包含了信號路由以及娛樂(lè )、計算機和手機環(huán)境的管理挑戰。

　　重要規格

　　模擬開(kāi)關(guān)能經(jīng)受的電壓與機械開(kāi)關(guān)的額定電壓一樣重要，有時(shí)它指示出開(kāi)關(guān)的預期市場(chǎng)。12V到 36V開(kāi)關(guān)的目標常常是儀表、軍用和醫用市場(chǎng)。那些必須從外部測量一些未知電壓的數據采集系統，也得益于采用高額定電壓的模擬開(kāi)關(guān)。因為設計人員無(wú)法控制所測電壓的水平，所以，重要的是開(kāi)關(guān)能承受盡可能高的電壓。對于可靠性的同樣要求，促進(jìn)了對介質(zhì)絕緣模擬開(kāi)關(guān)和故障保護模擬開(kāi)關(guān)的開(kāi)發(fā)。