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開關(guān)知識(shí)|模擬多路開關(guān)-MOSFET|概述及工作原理-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-11-12 

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開關(guān)知識(shí)|模擬多路開關(guān)-MOSFET|概述及工作原理-KIA MOS管


多路開關(guān)-MOSFET:概述

多路開關(guān):在多路被測信號(hào)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(hào)分別傳送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以便計(jì)算機(jī)能對多路被測信號(hào)進(jìn)行處理。


多路開關(guān)-MOSFET


類型:機(jī)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。


多路開關(guān)-MOSFET


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


電子多路開關(guān)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為:

雙極性晶體管開關(guān)


多路開關(guān)-MOSFET


場效應(yīng)晶體管開關(guān)-結(jié)型;絕緣柵型(MOS)


多路開關(guān)-MOSFET


多路開關(guān)-MOSFET


集成電路開關(guān)

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


CMOS型場效應(yīng)管開關(guān)的優(yōu)點(diǎn):

導(dǎo)通電阻RoN隨信號(hào)電壓變化波動(dòng)小;


多路開關(guān)-MOSFET


開關(guān)接通時(shí)間短,小于100ns;

功耗低;

工作電壓范圍寬

抗干擾能力強(qiáng)

溫度穩(wěn)定性能好

易于和驅(qū)動(dòng)電路集成


集成電路開關(guān)是將場效應(yīng)管、地址計(jì)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(diǎn):除了具有場效應(yīng)管的特性之外,還具有體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。


多路開關(guān)-MOSFET:工作原理

雙極型晶體管開關(guān):設(shè)選擇第1路模擬信號(hào)。則令通道控制信號(hào)Uc1=0,晶體管T′1截止,集電極為高電平,晶體管T1導(dǎo)通,輸入信號(hào)電壓Ui1被選中。同理,當(dāng)令通道控制信號(hào)Uc2=0時(shí), 則選中第2路模擬信號(hào),Uo= Ui2


多路開關(guān)-MOSFET


注意:在控制信號(hào)Uc1~ Uc8中不能同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上為0。


優(yōu)點(diǎn):開關(guān)速度快。

缺點(diǎn):漏電流大,開路電阻小,導(dǎo)通電阻大。電流控制器件,功耗大,集成度低,一個(gè)方向傳送信號(hào)。


場效應(yīng)管開關(guān):①結(jié)型場效應(yīng)管開關(guān)

設(shè)選擇第1路信號(hào)。則令通道控制信號(hào)Uc1=1,開關(guān)控制管T′1導(dǎo)通,集電極為低電平,場效應(yīng)管T1導(dǎo)通,Uo=Ui1。當(dāng)Uc1=0時(shí),T′1截止,T1也截止,第1路輸入信號(hào)被切斷。其他各路操作與第一路相同。


多路開關(guān)-MOSFET


優(yōu)點(diǎn):開關(guān)切換速度快,導(dǎo)通電阻小,可兩個(gè)方向傳送信號(hào)。

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


②絕緣柵場效應(yīng)管開關(guān)

其工作原理與結(jié)型場效應(yīng)管多路開關(guān)類似。


多路開關(guān)-MOSFET


優(yōu)點(diǎn):開關(guān)切換速度快,導(dǎo)通電阻小,且隨信號(hào)電壓變化波動(dòng)小;易于和驅(qū)動(dòng)電路集成。


缺點(diǎn):襯底要有保護(hù)電壓,P溝道加正電壓,N溝道加負(fù)電壓。


集成電路開關(guān):

設(shè)選擇第1路信號(hào)。則計(jì)算機(jī)輸出一個(gè)4位二進(jìn)制碼,把計(jì)數(shù)器置成0001狀態(tài),經(jīng)四-十六線譯器后,第1根線輸出高電平,場效應(yīng)管T1導(dǎo)通,Uo=Ui1,選中第1路信號(hào)。如果要連續(xù)選通第1路到第3路的信號(hào),可以在計(jì)數(shù)器加入計(jì)數(shù)脈沖,每加入一次脈沖,計(jì)數(shù)器加1,狀態(tài)依次變?yōu)?001,0010,0011 。


多路開關(guān)-MOSFET


多路開關(guān)-MOSFET:主要指標(biāo)

RoN:導(dǎo)通電阻;

多路開關(guān)的導(dǎo)通電阻RoN (一-般為數(shù)10Ω至1kΩ左右)比機(jī)械開關(guān)的接觸電阻(一般為mΩ量級(jí))大得多,對自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的信號(hào)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(hào)的幅度等的變化而變化,因而其影響難以進(jìn)行后期修正。


實(shí)踐中一般是設(shè)法減小RoN來降低其影響。


RoN:導(dǎo)通電阻;

RoNvs:導(dǎo)通電阻溫度漂移;

Ic:開關(guān)接通電流;

Is:開關(guān)斷開時(shí)的泄漏電流;

Cs:開關(guān)斷開時(shí),開關(guān)對地電容;

COUT:開關(guān)斷開時(shí),輸出端對地電容;

tON:選通信號(hào)EN達(dá)到50%這一點(diǎn)時(shí)到開關(guān)接通時(shí)的延遲時(shí)間;

tOFF:選通信號(hào)EN達(dá)到50%這一點(diǎn)時(shí)到開關(guān)斷開時(shí)的延遲時(shí)間;


tOPEN:開關(guān)切換時(shí)間,即當(dāng)兩個(gè)通道均為斷開時(shí),開關(guān)從一個(gè)通道的接通狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個(gè)通道接通狀態(tài)并達(dá)到穩(wěn)定所用的時(shí)間。




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