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

多路開(kāi)關(guān)-MOSFET：概述

多路開(kāi)關(guān):在多路被測信號共用一路A/D轉換器的數據采集系統中，用來(lái)將多路被測信號分別傳送到A/D轉換器進(jìn)行轉換，以便計算機能對多路被測信號進(jìn)行處理。

類(lèi)型：機電式:用于大電流、高電壓，低速切換場(chǎng)所;電子式:用于小電流、低電壓，高速切換場(chǎng)所。

電子多路開(kāi)關(guān)由于是-種集成化無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，不僅壽命長(cháng)、體積小，而且對系統的干擾小。

電子多路開(kāi)關(guān)根據結構可分為:

雙極性晶體管開(kāi)關(guān)

場(chǎng)效應晶體管開(kāi)關(guān)-結型；絕緣柵型(MOS)

集成電路開(kāi)關(guān)

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

CMOS型場(chǎng)效應管開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn):

導通電阻RoN隨信號電壓變化波動(dòng)小;

開(kāi)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

溫度穩定性能好

易于和驅動(dòng)電路集成

集成電路開(kāi)關(guān)是將場(chǎng)效應管、地址計數器、譯碼器及控制電路等集成制造在一塊芯片上而構成的器件。

特點(diǎn):除了具有場(chǎng)效應管的特性之外，還具有體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

多路開(kāi)關(guān)-MOSFET：工作原理

雙極型晶體管開(kāi)關(guān)：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(shí)， 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(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上為0。

優(yōu)點(diǎn):開(kāi)關(guān)速度快。

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

場(chǎng)效應管開(kāi)關(guān)：①結型場(chǎng)效應管開(kāi)關(guān)

設選擇第1路信號。則令通道控制信號Uc1=1,開(kāi)關(guān)控制管T′1導通，集電極為低電平，場(chǎng)效應管T1導通，Uo=Ui1。當Uc1=0時(shí),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(diǎn):開(kāi)關(guān)切換速度快，導通電阻小，可兩個(gè)方向傳送信號。

缺點(diǎn):為分立元件，需專(zhuān)門(mén)的電平轉換電路驅動(dòng),使用不方便。

②絕緣柵場(chǎng)效應管開(kāi)關(guān)

其工作原理與結型場(chǎng)效應管多路開(kāi)關(guān)類(lèi)似。

優(yōu)點(diǎn):開(kāi)關(guān)切換速度快，導通電阻小，且隨信號電壓變化波動(dòng)小;易于和驅動(dòng)電路集成。

缺點(diǎn):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(kāi)關(guān)：

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

多路開(kāi)關(guān)-MOSFET：主要指標

RoN:導通電阻;

多路開(kāi)關(guān)的導通電阻RoN (一-般為數10Ω至1kΩ左右)比機械開(kāi)關(guān)的接觸電阻(一般為mΩ量級)大得多，對自動(dòng)數據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(jìn)行后期修正。

實(shí)踐中一般是設法減小RoN來(lái)降低其影響。

RoN:導通電阻;

RoNvs:導通電阻溫度漂移;

Ic:開(kāi)關(guān)接通電流;

Is:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的泄漏電流;

Cs:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)對地電容;

COUT:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，輸出端對地電容;

tON:選通信號EN達到50%這一點(diǎn)時(shí)到開(kāi)關(guān)接通時(shí)的延遲時(shí)間;

tOFF:選通信號EN達到50%這一點(diǎn)時(shí)到開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的延遲時(shí)間;

tOPEN:開(kāi)關(guān)切換時(shí)間，即當兩個(gè)通道均為斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)從一個(gè)通道的接通狀態(tài)轉到另一個(gè)通道的接通狀態(tài)并達到穩定所用的時(shí)間。

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