第3章 模拟多路开关

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1、数据采集与处理技术第3章 模拟多路开关第3章 模拟多路开关n模拟多路开关的工作原理n模拟多路开关的主要技术指标n模拟多路开关的电路特性n模拟多路开关的应用3.1 概述n模拟多路开关的作用n在多路模拟信号中选择模拟信号n常用于多路信号共用后续电路（通常为A/D转换器）的情况n模拟多路开关的分类n机电式：常用于大电流、高电压、低速切换场合n电子式：常用于小电流、低电压、高速切换场合3.1 概述n模拟多路开关分类示意模拟多路开关机电式电子式双极型晶体管开关场效应晶体管开关集成电路开关3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标3.2.1 多路开关工作原理n双极型晶体管开关n开关速度快n漏电流大n开路电阻

2、小n导通电阻大n电流控制器件+15V+15VT1T1T8T8.通道选择 1通道选择 8Ui1UC8UC1Ui8R11R2118R28RUo模拟信号1模拟信号8图图3 3. .2 2 双双极极型型晶晶体体管管开开关关电电路路3.2.1 多路开关工作原理n场效应管开关.T1T1T8T8Ui1Ui8UC1UC8通道选择1通道选择8UoR1828R11R21R图图3 3. .3 3 结结型型场场效效应应管管多多路路开开关关+4V+4V-20V-20VT1T1T8T8R11R21R18R28UoUi1UC1Ui8UC8.图图3 3. .4 4 绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管多多路路开开关关3.2.1 多路

3、开关工作原理n集成多路开关n集成场效应管多路开关、地址计数器、译码器及控制电路n体积小，使用方便1231516.四-十六线译码器四位计数器T1T2T3T15T16U0Ui3Ui2Ui1Ui15i16U计数23222120.图图3 3. .5 5 集集成成多多路路开开关关3.2.2 多路开关的主要指标n RON：导通电阻n RONVS：导通电阻温度漂移n IC：开关接通电流n IS：开关断开时的泄漏电流n CS：开关断开时，开关对地电容n COUT：开关断开时，输出端对地电容n tON：选通信号EN达到50这一点时到开关接通时的延迟时间n tOFF：选通信号EN达到50这一点时到开关断开时的延迟

4、时间n tOPEN：开关切换时间，开关从一个通道的接通状态转到另一个通道的接通状态并达到稳定所用的时间3.3 多路开关集成芯片3.3.1 无译码器的多路开关3.3 多路开关集成芯片3.3.2 有译码器的多路开关3.3.2 有译码器的多路开关nAD7501芯片引脚及真值表3.3.2 有译码器的多路开关nAD7502芯片引脚及真值表3.3.2 有译码器的多路开关nCD4051/2/3引脚及真值表CD4051功能框图CD4052功能框图CD4053功能框图多路开关集成芯片小结n模拟多路开关集成芯片有多种形式n一对一（AD7510等）n一对多（CD4501，CD4502等）n多对一（AD7501，CD

5、4501，CD4502等）n掌握控制电平及控制逻辑n注意连接方向n通过芯片手册掌握其他特性3.4 多路开关的电路特性n模拟多路开关中一个开关的等效电路UsRsCIROFFRONCIOCORLCL3.4 多路开关的电路特性n漏电流n漏电流是指通过断开模拟开关的电流I导导通通开开关关测测量量点点UOERLRONRSIIISSSS断断开开开开关关图图3 3. .1 12 2 漏漏电电流流电电路路)() 1(ONssOESONLRRInURRR3.4 多路开关的电路特性n通道数增加或信号源内阻很大时，分级结合电路能够改善漏电流的情况.ABC输输出出12n12n12n图图3 3. .1 13 3 多多路

6、路开开关关的的分分级级组组合合3.4 多路开关的电路特性n动态响应n开关的切换时间n开关闭合后系统的带宽n多路开关动态响应的等效电路UsRsCIRONCTRL3.4 多路开关的电路特性n时间常数TCn设定时间tSn带宽f3dBTONscCRRT)(误差100lncsTt TONsdBCRRf)(2133.4 多路开关的电路特性n例3.1 设RON100，COUT100pF，CL=20pF，RL10M ，CI5pF，精度0.1，求设定时间ts。n误差？n0.1nTc？ n（RsRON）CTnCT？n（COUTCL）误差100lncsTt3.4 多路开关的电路特性n源负载效应误差n由信号源电阻和开

7、关导通电阻与多路开关所接器件的等效电阻分压而引起的误差。n例3.2 设某通道RS300 ，RON250 ，RL5M ，求负载效应引起的误差%011. 0%100LONSONSRRRRR误差：负载效应引起的误差为USRSRONRL3.4 多路开关的电路特性n串扰n指断开通道的信号电压耦合到接通通道而引起的干扰US1RS2RON2COUT+CLCin2UOECIORS1Cin1(A)等效电路等效电路US1CIORONUOECOUT+CL(B)RON2RS1或或RON2RS2时的简化图时的简化图US1RS1CIOCin1RS2UOECin2+COUT+CL(C)RON2RS1或或RON2RS2时的简化图时的简化图3.4 多路开关的电路特性n其它需要注意的问题n了解所给出的导通电阻值n开关是否有死区n开关动作是否先断后合n开关速度与功耗的关系n噪声3.6 多路开关的应用3.6 多路开关的应用