2020-01-01模擬開關(guan) ，是利用JFET或MOS的特性實現控製信號通路的開關(guan) ，主要用來完成信號鏈路連接或斷開的切換功能。由於(yu) 它具有功耗低、速度快、無機械觸點、體(ti) 積小和使用壽命長等特點，在各種自動控製係統和電子數碼產(chan) 品中得到了廣泛應用。
傳(chuan) 統CMOS工藝模擬開關(guan) 的結構如圖1所示。將NMOS與(yu) PMOS並聯，可使信號在兩(liang) 個(ge) 方向上同等順暢地通過。門極用於(yu) 控製開關(guan) 的導通和截止，NMOS在Vgs為(wei) 正的時候導通，在Vgs為(wei) 負的時侯截止，PMOS則反之。由於(yu) PMOS和NMOS的不同特性，導致他們(men) 組成的開關(guan) 具有如下圖所示的特性。NMOS和PMOS之間承載信號電流的多少由輸入與(yu) 輸出電壓比決(jue) 定。由於(yu) 開關(guan) 對電流流向不存在選擇問題，因而也沒有輸入端與(yu) 輸出端之分。兩(liang) 個(ge) MOSFET由內(nei) 部反相與(yu) 同相邏輯控製下導通或斷開。CMOS開關(guan) 的好處是軌到軌的動態範圍，雙向操作，在輸入電壓變化時，導通電阻保持不變。
圖1 典型模擬開關(guan) 內(nei) 部結構圖
靜態參數（導通電阻，漏電流，邏輯控製觸發電平）：
①導通電阻RON，不同通道導通電阻的差異∆RON，導通電阻的平坦度RFLAT(ON)
導通電阻會(hui) 導致信號有損失，尤其是當開關(guan) 串聯的負載為(wei) 低阻抗時損失更大。應用中應根據實際情況選擇導通電阻合適的開關(guan) 。特別需要注意，導通電阻的阻值與(yu) 電源供電電壓有直接關(guan) 係，通常電源電壓越大，導通電阻就越小。
圖2 CMOS型模擬開關(guan) 導通電阻特性曲線
NMOS管在信號比較低時的導通電阻較小，而PMOS管則在輸入信號較高時的導通電阻較小，兩(liang) 個(ge) 電阻並聯後，則在整個(ge) 信號的有效範圍內(nei) 都比較低。
②漏電流Leakage Current ：
一個(ge) 理想狀態的開關(guan) 要求導通狀態下的電阻為(wei) 零，斷開狀態下導通電阻趨於(yu) 無限大，漏電流為(wei) 零；而實際上開關(guan) 斷開時為(wei) 高阻狀態，漏電流不為(wei) 零，常規的CMOS漏電流約1nA左右。開關(guan) 斷開時，漏電流會(hui) 流入負載，從(cong) 而引起額外的誤差。如果信號源內(nei) 阻很高，傳(chuan) 輸信號為(wei) 直流量，就特別需要考慮模擬開關(guan) 的漏電流，一般希望漏電流越小越好。
需要注意，如果通過模擬開關(guan) 前端電路的阻抗大則漏電流的影響不容忽略，如果前端電路阻抗較小，則導通電阻的影響就會(hui) 更大些。
圖3 開關(guan) 導通狀態下的等效電路
圖4 開關(guan) 斷開狀態下的等效電路（VOUT = ILKG × RL）
③邏輯控製觸發電平VIH,VIL：
VIH:可以被模擬開關(guan) 識別成邏輯高電平的最小電平值
VIL:可以被模擬開關(guan) 識別成邏輯低電平的最大電壓值。
動態參數（導通\斷開時間，傳(chuan) 輸延遲，電荷注入，管腳電容，最大數據速率，隔離度等）
①Ton/Toff:
開關(guan) 接收到數字控製管腳的導通或斷開信號後，輸出真正反映輸入信號導通或斷開所需要的時間。
圖5 Turn on&Turn off 時間
②T-break-before-make:
這個(ge) 指標大部分針對單刀多擲的模擬開關(guan) 而言的，比如對於(yu) 一個(ge) 1:2的模擬開關(guan) （SPDT），它的定義(yi) 是從(cong) 斷開一個(ge) 開關(guan) 到打開另一個(ge) 開關(guan) 的時間。
圖6 Break-Before-Make時間
③T-make-before-break：
與(yu) 上麵的參數類似，從(cong) 打開開關(guan) 到斷開另外一個(ge) 開關(guan) 的時間。
④切換時間：T transition time：
從(cong) 一個(ge) 輸入通道切換到另一個(ge) 輸入通道後，輸出需要的切換時間。
⑤T enable/disable time：
輸入通道在使能和禁止時，所需要的的時間。
⑥Propagation delay:
信號出現在輸入通道後，出現在輸出通道的時間差。
⑦電荷注入：
用於(yu) 衡量模擬開關(guan) 在進行開和斷操作時由於(yu) 電荷的放電，導致出現在開關(guan) 輸出的毛刺電壓。原理是開關(guan) 導通時，對電容進行充電斷開時，儲(chu) 存的電荷進行放電。對源端的放電不會(hui) 引入誤差，而對負載端的放電則會(hui) 引入誤差。顯而易見，電荷注入會(hui) 帶來增益誤差和直流失調誤差。
⑧管腳寄生電容Cs(on),Cd(on),Cs(off),Cd(off),C in
Cs(on) 導通時輸入電容
Cd(on) 導通時輸出電容；
Cs(off) 斷開時的輸入電容；
Cd(off) 斷開時的輸出電容；
C in 數字控製引腳上的寄生電容。
⑨-3dB帶寬 -3dB Bandwidth：
開關(guan) 導通時，增益衰減3dB的時候，可導通信號的頻率被定義(yi) 為(wei) 帶寬。
⑩隔離度Off Isolation：
當開關(guan) 斷開時，理想狀態下，輸出不應出現輸入信號，實際上在輸出會(hui) 有與(yu) 輸入信號頻率一樣的信號，這是由於(yu) 輸入輸出間的寄生電容引起的。隔離度參數越大越好，表示輸出端耦合過去的信號越小。
⑪串擾Crosstalk：
對於(yu) 2:1的複用器，當其中通道1導通時，通道2上會(hui) 耦合出通道1的信號，Crosstalk用於(yu) 衡量耦合信號的大小，參數值越大，表示耦合過去的信號幅值越小。
⑫總諧波失真 Total Harmonic Distort：
一些音頻的信號處理對THD要求嚴(yan) 格，THD定義(yi) 為(wei) ，信號功率與(yu) 諧波及噪聲的dB比值。測試時給開關(guan) 輸入一個(ge) 正弦波，開關(guan) 的輸出會(hui) 包含基波以及各次諧波，要注意的是導通電阻的平坦度也會(hui) 影響THD的指標。
模擬開關(guan) 應用場景
18luck新利在线娱乐官网深耕細分領域，為(wei) 不同的應用場景量身打造了多個(ge) 係列的模擬開關(guan) ：
①音頻類應用：
RS2117/RS2118非常適合用於(yu) 降噪耳機，音箱，KVM、矩陣以及調音台等產(chan) 品中。在音頻係統中，對模擬開關(guan) 的要求是可以過交流信號，並且需要消除瞬時放電脈衝(chong) 通過揚聲器時引起的POP音。這些瞬時脈衝(chong) 通常由電源的通、斷引起。下圖是用RS2118設計的一種消除POP音的電路：
圖7 RS2118 POP音消除電路
②通訊口擴展
USB接口複用：帶寬550MHz模擬開關(guan) RS2227/RS2228
SPI接口複用，I2S信號切換：帶寬300MHz模擬開關(guan) RS2299
UART、I2C接口擴展：RS2105/RS2058等
③多路信號分時采樣
當電路中需要采集的信號量比較多的時候，ADC或者IO口不夠用的時候可以使用模擬開關(guan) 來做端口的擴展。在滿足帶寬和電源要求的情況下，RS2251/RS2252/RS2254多路複用器可以輕鬆應對這樣的需求。
④耗盡型模擬開關(guan) RS550
當降噪耳機的電池電量耗盡時，或者需要控製外部輸入的音源直接接入到音源時，可以直接使用耗盡型的模擬開關(guan) RS550，不供電下處於(yu) 閉合導通狀態。
圖8 RS550在降噪耳機上的應用示意
附：18luck新利在线娱乐官网模擬開關(guan) 選型樹狀圖：
圖9 潤石模擬開關(guan) 選型樹狀圖
