開關知識|模擬多路開關-MOSFET|概述及工作原理-KIA MOS管

多路開關-MOSFET：概述

多路開關:在多路被測信號共用一路A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用來將多路被測信號分別傳送到A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，以便計算機能對多路被測信號進行處理。

類型：機電式:用于大電流、高電壓，低速切換場所;電子式:用于小電流、低電壓，高速切換場所。

電子多路開關由于是-種集成化無觸點開關，不僅壽命長、體積小，而且對系統(tǒng)的干擾小。

電子多路開關根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為:

雙極性晶體管開關

場效應晶體管開關-結(jié)型；絕緣柵型(MOS)

集成電路開關

PMOS和NMOS結(jié)合可以構(gòu)成CMOS (互補對稱MOS:Complementary Metal-Oxide-SemiconductorTransistor 互補型金屬氧化物半導體)

CMOS型場效應管開關的優(yōu)點:

導通電阻RoN隨信號電壓變化波動小;

開關接通時間短，小于100ns;

功耗低;

工作電壓范圍寬

抗干擾能力強

溫度穩(wěn)定性能好

易于和驅(qū)動電路集成

集成電路開關是將場效應管、地址計數(shù)器、譯碼器及控制電路等集成制造在一塊芯片上而構(gòu)成的器件。

特點:除了具有場效應管的特性之外，還具有體積小、使用方便等優(yōu)點。

多路開關-MOSFET：工作原理

雙極型晶體管開關：設選擇第1路模擬信號。則令通道控制信號Uc1=0,晶體管T′1截止，集電極為高電平，晶體管T1導通，輸入信號電壓Ui1被選中。同理，當令通道控制信號Uc2=0時， 則選中第2路模擬信號，Uo= Ui2。

注意:在控制信號Uc1~ Uc8中不能同時有兩個或兩個以上為0。

優(yōu)點:開關速度快。

缺點:漏電流大，開路電阻小，導通電阻大。電流控制器件，功耗大，集成度低，一個方向傳送信號。

場效應管開關：①結(jié)型場效應管開關

設選擇第1路信號。則令通道控制信號Uc1=1,開關控制管T′1導通，集電極為低電平，場效應管T1導通，Uo=Ui1。當Uc1=0時,T′1截止，T1也截止，第1路輸入信號被切斷。其他各路操作與第一路相同。

優(yōu)點:開關切換速度快，導通電阻小，可兩個方向傳送信號。

缺點:為分立元件，需專門的電平轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動,使用不方便。

②絕緣柵場效應管開關

其工作原理與結(jié)型場效應管多路開關類似。

優(yōu)點:開關切換速度快，導通電阻小，且隨信號電壓變化波動小;易于和驅(qū)動電路集成。

缺點:襯底要有保護電壓，P溝道加正電壓，N溝道加負電壓。

集成電路開關：

設選擇第1路信號。則計算機輸出一個4位二進制碼，把計數(shù)器置成0001狀態(tài)，經(jīng)四-十六線譯碼器后，第1根線輸出高電平，場效應管T1導通，Uo=Ui1,選中第1路信號。如果要連續(xù)選通第1路到第3路的信號，可以在計數(shù)器加入計數(shù)脈沖，每加入一次脈沖，計數(shù)器加1,狀態(tài)依次變?yōu)?001，0010，0011 。

多路開關-MOSFET：主要指標

RoN:導通電阻;

多路開關的導通電阻RoN (一-般為數(shù)10Ω至1kΩ左右)比機械開關的接觸電阻(一般為mΩ量級)大得多，對自動數(shù)據(jù)采集的信號傳輸精度或程控制增益放大的增益影響較明顯。

而且RoN隨電源電壓高低、傳輸信號的幅度等的變化而變化，因而其影響難以進行后期修正。

實踐中一般是設法減小RoN來降低其影響。

RoN:導通電阻;

RoNvs:導通電阻溫度漂移;

Ic:開關接通電流;

Is:開關斷開時的泄漏電流;

Cs:開關斷開時，開關對地電容;

COUT:開關斷開時，輸出端對地電容;

tON:選通信號EN達到50%這一點時到開關接通時的延遲時間;

tOFF:選通信號EN達到50%這一點時到開關斷開時的延遲時間;

tOPEN:開關切換時間，即當兩個通道均為斷開時，開關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)并達到穩(wěn)定所用的時間。

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