第4讲 多路模拟开关

CMOS MUX CD4067： 16选1多路模拟开关(略) 根据管脚功能图，用法简单，但需要进一步了解其电路特性，尤其是在一些高精度、高标准要求的信号处理电路中，尤为重要。只有了解了电路的特性，才能了解误差的来源及可能的误差大小，才能去克服，达到DAS的设计要求。 多路开关的电路特性： 下面了解MUX的几个重要参数： 一、MUX等效电路 图中：VS ～信号源 ROFF ～开关断开时电阻 RS ～信号源内阻 CIO ～输入输出间电容 CI ～开关输入电容 C0 ～输出电容 RON ～开关导通电阻 RL 、 CL ～负载电阻电容 * * 多路模拟开关 多路开关在DAS中是一个常用部件，尤其在信号较多且速度要求不是太快场合应用普遍。可以共用S/H和A/D，从而降低硬件成本。 把多路信号依次或按预定的程序送往一公共的信号调理或A/D转换系统，以改善DAS性能，降低成本。 多路开关的功能： 多路开关的分类及其特点： 1、半导体式多路开关(集成芯片)： 优点：体积小、重量轻、动作速度快；得到广泛应用； 缺点：开关导通时电阻较大，断开时有漏电流，集成芯片之间有串扰。 优点：直接接通、无串扰、无漏电流、导通电阻小； 缺点：体积大；动作速度慢(继电器式) 2、电气机械式多路开关(机械式) 主要内容： 电气机械式开关 半导体开关 多路开关的电路特性 电气机械式多路开关(功率大、老式汽车点火) 一、步进选择器与电驱动换接器 1、原理示意图： 2、原理简介： 在圆周上有一系列互相绝缘、导电性良好的固定触头，分别与输入通道相接，而在中心位置有一个滑动触头，用步进马达带动作圆周运动。步进马达每转动一步，动触头就依次接到下一个固定触头，即接通下一通道。 3、特点： 步进选择器是开关中性能最接近理想开关的一种；接通电阻为零，断开电阻为无穷大。 转换速率低，且只能依次顺序接通各通道；不能按需要从一个通道接到任意通道上。 4、步进选择器的主要特性参数 换线速率：1～2S/ch 接通电阻：20～200 mΩ 断开电阻：不低于100 MΩ(50V 空气导电率) 通道数：一般 24 或 48 寿命：运行1000小时(需清洗，接触点电阻增大) 换线速率：180 ch/S 接通电阻：< 1 Ω 断开电阻：> 100 兆欧(50V 空气导电率) 通道数：一般 4×180 通道/导电环 寿命：运行1000小时(需清洗，接触点电阻增大) 电驱动换接器简介： 接通原理与“步进选择器”相似，用步进电机驱动一转动臂，依次将分布在圆筒上的输入触头与作为输出触头的导电环接通。参数如下： 缺点：只能依次顺序接通各通道；不能接到任意通道上。 顺便提及“滑环”概念： 连续导通：滑片连续接触 舞台灯、绞车电连接等应用 二、舌簧继电器 干簧继电器 湿簧继电器 1、干簧继电器原理图(应用很广机械式的) 组成：玻璃壳内充满惰性气体，继电器线圈控制 玻璃壳 惰性气体 不易氧化 2、工作原理 在充有惰性气体的玻璃壳内，装有一对用金、银等贵重金属材料制成的舌簧触头，使其免受氧化；簧片在弹力作用下是分开的，但当绕在玻璃壳外的继电器线圈通电时，簧片被磁化，互吸而闭合。 3、驱动电路 4、干簧继电器主要参数 换线速率：200～500ch/s 激励时间：700～1000μs 释放时间：50～700μs 接通电阻：10～150mΩ 断开电阻：500 GΩ 触头定额：1mA，10V 寿命：>10 亿次动作 开关噪声：起始→ 100μv；50μs后→ 1μv 5、湿簧继电器 (1)特点：触头功率较大，但速度较低。 (2)结构：与干簧相似，但底部加有水银。 目的：下触头会漫浸一层水银，有利于消除触头闭合时的跳动从而减少触头磨损，使触点负载能力加大。 加水银后，动作速率稍下降，且安装要求垂直，使用不便。 计数传感器 转速测量(德国、俄罗斯、国产) 采水器开关 触底开关 应用：永磁铁代替线圈； 换线速率：100 ch/s 激励时间：2 ms 释放时间：2 ms 接通电阻：20～50mΩ 断开电阻：500 MΩ 触头定额：10 mA，10V 寿命：>200 亿次动作 开关噪声：起始→275μv；4ms后→ 10μv (3)主要指标 半导体开关 因半导体开关体积小、重量轻、可靠性高、驱动动力小、速度快、没有触头等优点，