0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

模拟开关和多路复用器的性能与应用

电子设计 来源:郭婷 作者:电子设计 2019-01-25 08:35 次阅读

数据采集系统通常利用模拟开关和多路复用器将来自真实世界传感器和传感器子组件的信号路由到威廉希尔官方网站 板上的电子信号调理和转换阶段。我们试图将威廉希尔官方网站 板布置得尽可能有效地从频繁边缘安装的连接器获取信号到处理威廉希尔官方网站 。但是,当我们在威廉希尔官方网站 板的不同边缘有多个连接器的传感器时,我们可以烧掉整个PCB层,只需路由模拟信号和模拟地,以防止噪声消失。与此相关的是我们可能还想与传感器阵列共享威廉希尔官方网站 。例如,我们可能希望监控和测量机器设计的几个位置的温度。这将需要在设计周围散布许多温度传感器或热敏电阻。由于我们的micro可能在任何时候只将一个模拟信号转换为数字信号,而不是复制信号调理,缩放,偏移和增益级,因此将许多信号切换或多路复用可能更具空间和成本效益。单点指出A/D的条件和路线。通过不使用多条冗余A/D线,这也可以节省引脚受限处理器上的I/O.

本文介绍了模拟开关和多路复用器,这些模拟开关和多路复用器可供工程师在布线和将模拟信号传递到调理威廉希尔官方网站 时在威廉希尔官方网站 板上使用。

基础知识

模拟开关,也称为双向开关,通常在矩阵配置中使用低“导通电阻”FET,一旦晶体管导通至完全饱和,电流就会流过预定义的路径(图1) 。您可以将模拟开关视为机械继电器,除了不使用干触点,硅结(PMOS和NMOS)以电子方式启用或禁用无机械运动部件的传导。

模拟开关和多路复用器的性能与应用

图1:隔离使能P和N MOSFET进入低导通电阻导通。请注意由电源轨夹住的内部保护二极管

因为晶体管是电子的,所以它们不是电子隔离的,因为它们在继电器中。这意味着存在电压和电流限制,并且信号范围必须在模拟开关或多路复用器的正和可能的负电源轨内。对于隔离的高功率或高压开关应用,模拟开关可能不是最佳选择。但是,对于低电平模拟开关,易于使用且成本低廉的模拟开关和多路复用器可以提供很多好处。

应该注意,模拟开关也可用于切换数字信号。因为电流可以通过模拟开关元件双向流动,所以呈现跨导的数字信号可以容易地传递和路由数字信号。这基本上会在数字信号上产生高阻抗条件,让您可以创建自己的三态信号总线。

船上零件

多种系列和类型的模拟开关可作为多源和库存产品使用,这意味着从供应链的角度来看它们是安全的。例如,传统的CMOS 4000系列Quad-SPST双边开关通常可用,包括恩智浦HEF4016BP,652和HEF4066BP,652,但也已使用当前信号标准演变为现代版本。例如,4066可用的现代信号电平直接包括74AHC和74HCT,以及LV,LVC和LVXT版本。 Legacy 4016也是如此。

如上所述的通用开关很常见,但也有专门的开关集成了信号调理。一个典型的例子是极低的串联导通电阻(100毫欧)TI TS3A225ERTER双SPDT开关(图2)。虽然这部分设计用于音频切换,但由于其集成的阈值电平检测器可以在不同的连接器之间切换信号,因此它可能对其他设计很有用。

模拟开关和多路复用器的性能与应用

图2:特殊功能可以将模拟开关与信号调理集成在一起,例如TI TS3A225,它具有阈值电平自动切换功能。注意串行接口

请注意,并非所有具有相同核心部件号的部件都相同。这可能是一个“陷阱”,所以要特别注意。例如,安森美半导体MC14016BDR2G是4000系列4016,与上面的恩智浦部分类似,但恩智浦可以处理-2.25至+ 2.25V双轨电源或高达7.5 V的单轨电源。安森美半导体部分是单轨3 V至18 V部件。虽然在功能上它们是相同的,但它们不是电气的,所以要小心验证零件和第二个源是否完全相同。

多路复用的世界

在指定模拟开关或多路复用器时,有数百个部件,架构和系列可供选择。最好的起点是首先确定缩小该领域的关键参数。例如,低导通电阻或您需要在其间运行的电源轨可能对您至关重要。从那里,您可以检查可用的体系结构。

Maxim MAX1693EUB +开关仅从2.7 V至5.5 V消耗25μA电流。该器件专为USB开关而设计,其低功耗和90mΩ导通电阻对低功耗传感器具有吸引力。对于超低功耗,请查看Vishay quad SPST DG2042DQ-T1-E3的时钟频率为1 nA。在1.8 V至5.5 V范围内工作时,它具有略高的1.5Ω导通电阻。

重要的是要注意,模拟开关和多路复用器并不意味着像继电器那样切换高电平电流。即使某些器件可以处理高电压,例如Maxim MAX14752EUE + 8:1多路复用器(或1:8多路分解器)和Maxim MAX14753EUE +双4:1多路复用器(或双1:4多路分解器)(图3),它们可以使用分离±36 V或单轨+72 V电源(和信号)范围。这些器件还具有先开后合的内部布置,这在这些较高的开关电压水平下特别有用。

模拟开关和多路复用器的性能与应用

图3:这些高压8:1和4:2开关可以处理72 V单轨或分离±36 V双轨信号。注意简单的寻址和启用接口。

请记住,模拟多路复用器本质上也是多路分解器。由于它们的双向性,任何可以用于集中的东西也可以分配。这意味着需要将模拟电平路由到多个目的地的任何应用都可以使用多路复用器作为多路分解器。

从多个到一个,多个到多个

传感器阵列可以通过使用离散SPST和SPDT开关构建自己的多源多路复用器来构建。在某些情况下,传感器组位于威廉希尔官方网站 板周围的不同连接器处,这可能是最好的方法。我们还拥有SP3T,SP4T和SP8T以及DP3T和DP4T架构。但是当许多传感器输入需要路由到一个位置时,集成的多路复用器芯片可能是最好的解决方案,有很多可供选择。

除了我们之前谈到的4:1和8:1部件外,还有16:1部件,例如Intersil DG406DYZ-T和ADI公司ADG526AKRZ。还有交叉点开关阵列。虽然对于大多数源/目的地类型的传感器阵列可能不需要交叉点开关,但是可能存在一些高可靠性和冗余系统,其中这些可以派上用场。

交换机和多路复用器一样,交叉点交换机有多种架构,从双2x2,4x4和8x8,一直到40 x 40.虽然这些可能比你需要的多,但它们很高兴知道为了以防万一。

结论

模拟开关和多路复用器可以很好地隔离和传递我们的传感器,音频或其他模拟系统接口的线性信号。无论是用于选择要查看的信号还是用于切换校准级别以获得更高的精度,模拟开关都已经并将在我们的设计中使用。

当存在这么多可能性时,找到正确部分的关键是一个很好的参数搜索引擎,例如在Digi-Key网站上找到的搜索引擎。这可以大大加快部分搜索速度,并提供最佳的成本/性能水平。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 处理器
    +关注

    关注

    68

    文章

    19273

    浏览量

    229731
  • 温度传感器
    +关注

    关注

    48

    文章

    2940

    浏览量

    156045
  • 晶体管
    +关注

    关注

    77

    文章

    9684

    浏览量

    138122
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    AD8185缓冲模拟多路复用器

    AD8185-EVAL,用于视频路由和多路复用系统的三路2:1模拟多路复用器评估板。 AD8185评估板经过精心布局和测试,以展示器件的指定高速性能
    发表于 06-17 16:47

    AD8174缓冲模拟多路复用器

    AD8174-EB,用于视频路由和多路复用系统的单路4:1模拟多路复用器评估板。 AD8174评估板经过精心布局和测试,可演示器件的指定高速性能
    发表于 06-17 09:58

    你真的了解的模拟多路复用器开关的原理和应用吗?

    多路复用器开关的原理是什么?如何设计出模拟多路复用器开关解决方案
    发表于 03-11 07:46

    模拟开关多路复用器的基础参数

    作者:现场应用工程师 苏智超 Rock Su 在测试测量相关应用中,模拟开关多路复用器有着非常广泛的应用,例如运放的增益调节、ADC分时采集多路传感器信号等等。虽然它的功能很简单,但
    发表于 11-08 07:02

    模拟开关多路复用器

    模拟开关多路复用器有哪些新的功能?模拟开关多路复用器正在扩展它们的应用范围,从工业和仪器仪表
    发表于 07-05 15:47 91次下载

    cd4052b模拟多路复用器

    具有逻辑电平转换功能的 CMOS 差动 4 通道模拟多路复用器/多路复用器
    发表于 11-30 18:27 0次下载

    16通道模拟多路复用器/解复用器(Mux /多路分配器)

    MC14067多路复用器/解复用器是一个数控模拟开关具有低阻力和极低的泄漏电流。 这个设备可以用于数字或模拟的应用。 MC14067是16通
    发表于 04-11 17:07 25次下载
    16通道<b class='flag-5'>模拟</b><b class='flag-5'>多路复用器</b>/解<b class='flag-5'>复用器</b>(Mux /<b class='flag-5'>多路</b>分配器)

    基于模拟开关多路复用器的应用基础知识

    在要求针对模拟信号控制和选择指定传输路径的电子系统的设计中,固态模拟开关多路复用器已成为必要元件之一。这些器件被用于广泛的应用之中,包括多通道数据采集系统、过程控制、仪器仪表、视频系
    发表于 09-06 16:15 24次下载
    基于<b class='flag-5'>模拟</b><b class='flag-5'>开关</b>和<b class='flag-5'>多路复用器</b>的应用基础知识

    模拟开关多路复用器基础知识

    模拟开关多路复用器基础知识
    发表于 09-19 08:37 40次下载
    <b class='flag-5'>模拟</b><b class='flag-5'>开关</b>和<b class='flag-5'>多路复用器</b>基础知识

    基础教程:模拟开关多路复用器基础知识

    这场基础教程介绍模拟开关多路复用器的结构,并且介绍它们的静态和动态参数,最后会告诉大家如何在ADI网站上在线选择模拟开关
    的头像 发表于 06-04 01:47 8154次阅读

    关于模拟开关多路复用器知识浅析

    请注意模拟开关多路复用器,它们是信号通道的关键元件。设计人员应当了解这些重要模拟部件的应用和规格。
    发表于 11-06 17:34 1.8w次阅读

    模拟开关多路复用器的结构及参数分析

    这场基础教程介绍模拟开关多路复用器的结构,并且介绍它们的静态和动态参数,最后会告诉大家如何在ADI网站上在线选择模拟开关
    的头像 发表于 06-10 06:30 7281次阅读
    <b class='flag-5'>模拟</b><b class='flag-5'>开关</b>和<b class='flag-5'>多路复用器</b>的结构及参数分析

    如何改进开关/多路复用器LTspice模型

    如果我的模拟设计中包含开关多路复用器,那么还能改进开关/多路复用器LTspice模型吗?
    的头像 发表于 03-01 13:34 3463次阅读
    如何改进<b class='flag-5'>开关</b>/<b class='flag-5'>多路复用器</b>LTspice模型

    模拟开关多路复用器基础参数介绍

    模拟开关多路复用器基础参数介绍
    发表于 10-31 08:23 11次下载
    <b class='flag-5'>模拟</b><b class='flag-5'>开关</b>和<b class='flag-5'>多路复用器</b>基础参数介绍

    模拟开关多路复用器基础参数介绍

    在测试测量相关应用中,模拟开关多路复用器有着非常广泛的应用,例如运放的增益调节、ADC分时采集多路传感器信号等等。虽然它的功能很简单,但是仍然有很多细节,需要大家在使用的过程中注意。
    的头像 发表于 03-24 09:29 3867次阅读
    <b class='flag-5'>模拟</b><b class='flag-5'>开关</b>和<b class='flag-5'>多路复用器</b>基础参数介绍