模拟开关与多路复用器基础知识

简介：
本课程将详细介绍模拟开关和多路复用器的基本概念、工作原理及其在电子电路中的应用。适合初学者了解基础理论并掌握实际操作技巧。 模拟开关与多路复用器是电子设计中的关键元件，在控制和选择模拟信号传输路径方面发挥着重要作用。这些器件广泛应用于如多通道数据采集系统、过程控制系统以及视频设备等不同领域。 早期的这类组件基于分立式MOSFET技术，但自20世纪70年代CMOS工艺改进后便被集成到集成电路中，例如ADI公司的AD7500系列。这一进步使得开关和复用器在性能上有了显著提升，并且能够实现更低的导通电阻、更快的速度、更小的工作电压范围以及更为经济的成本。 现代模拟开关与多路复用器可以处理更高的信号电压值，比如±15V电源下的ADG200及ADG201系列。近年来的技术突破使得一些器件的导通电阻低于0.5Ω，并且信号带宽超过1GHz，在低至1.8V单电源条件下也能正常工作。 CMOS开关的核心在于MOSFET晶体管，它是一种受电压控制影响的电阻器。在开启状态下其阻值极小，而在关闭时则几乎不导电同时存在微弱漏电流现象。这种技术的优势包括与逻辑电路的良好兼容性、高密度集成能力以及快速响应速度和较低寄生效应。 互补MOS工艺（CMOS）结合了P沟道和N沟道MOSFET形成双向开关，从而减少了通路电阻并降低了随信号电压变化的影响。然而，这种类型的开关导通电阻并非完全线性化处理会导致直流精度与交流失真问题。通过优化设计如ADG8xx系列可以显著降低这些影响。 在实际应用中需要注意CMOS开关驱动方式、输入信号摆幅对导通电阻的影响以及温度和电源电压变化对其性能的潜在干扰因素。例如，图4展示了ADG801及ADG802 CMOS开关随输入电平变化时的导通电阻情况；而图5则揭示了两个相邻CMOS开关之间的等效电路相互作用原理。 总之，模拟开关与多路复用器是现代电子系统中的关键组件。它们的发展历程映射出半导体技术的进步趋势，在选择和应用这些器件时需要考虑其电气特性、速度要求、电源需求、信号带宽以及工作环境等多个方面以确保最佳性能及可靠性。