模拟多路开关-MOSFET全解

1. 漏电流 漏电流:通过断开的模拟开关的电流，用IS表示。 3.3.4 多路开关的电路特性 在n个模拟开关的并联组合中，当一个开关导通时，其它n－1个开关是断开的，未导通开关的漏电流将通过导通的开关流经信号源。 这样，将在输出端形成一个误差电压UOE。 I 导 通 开 关 测量点 U OE R L R ON R S I I I S S S S 断 开 开 关 漏电流电路 1. 漏电流 漏电流:通过断开的模拟开关的电流，用IS表示。 3.3.4 多路开关的电路特性 I 导 通 开 关 测量点 U OE R L R ON R S I I I S S S S 断 开 开 关 漏电流电路 输出端的误差电压： 一般情况下： 式中 n：并联的模拟开关数； IS：单个开关断开时的漏 电流。 如用两个AD7503构成16路输入通道。AD7503每个通道断开时的漏电流IS=2nA(25℃)，其导通内阻RON=300Ω，设RS=1000Ω，则可以算出漏电流引起的输出误差电压为： 1. 漏电流 3.3.4 多路开关的电路特性 例子： 设该系统的满量程输入电压为100mV，采用12位A/D转换器，每个量化级是24.4?V，则误差电压大于系统的量化单位。 讨论： 如果通道数增加或信号源内阻很大时，情况还要严重。 改进的方法： 采用分级结合电路。 1. 漏电流 3.3.4 多路开关的电路特性 . . . . . . . . . A B C 输出 1 2 n 1 2 n 1 2 n ① ② ③ 多路开关的分级组合 将3n个通道分成3组，再用3个第二级的开关接到输出端。这样将使流到输出端的漏电流由(3n－1)IS降到(n+1)IS，差不多减至1/3。 2. 动态响应 与动态响应有关的参数： 开关切换时间(设定时间) 开关闭合后系统的带宽 3.3.4 多路开关的电路特性 U S R S R ON C I C T R L ~ 多路开关的动态响应等效电路 其中CT表示所有开关输出电容COT与负载电容CL之和。 该等效电路不是很精确，但可以用来进行估算，如果估算出的值是实际需要值的2~5倍，则相应系统多数能满足要求。反之，如果估算出来的值比需要的值差1~2倍，那就必须做更详细的分析。 开关切换时间tS (设定时间) 设 CI << CT ，RL>>RON+RS， 则得时间常数: 则 3.3.4 多路开关的电路特性 2. 动态响应 U S R S R ON C I C T R L ~ 多路开关的动态响应等效电路 误差：以百分数表示的误差数值中百分号前的数字。 开关切换时间tS (设定时间) 设RON=100Ω，COT=100pF，CL=20pF，RL=10MΩ， CI=5pF，精度0.1%，求设定时间。 3.3.4 多路开关的电路特性 2. 动态响应 例子： 解： 当RS = 0 时 当RS = 2000Ω时 3.3.4 多路开关的电路特性 开关切换时间tS (设定时间) 2. 动态响应 讨论： 等效电路的带宽： RS对多路开关的切换时间有重要影响， RS越小，开关的动作就越快；对于高内阻的信号源，可用阻抗变换器(如跟随器)，将阻抗变低再接多路开关。 同样，RON越小，开关的动作就越快；通常可以通过提高多路开关的电源电平，来减少RON，从而加快开关动作。 COT越小，开关的动作就越快；可以采用开关分级组合结构，将使输出总电容由3nCO降至(n+3)CO。 3. 源负载效应误差 源负载效应误差：信号源电阻RS和开关导通电阻RON 与多路开关所接器件的等效电阻 RL分压而引起的误差。 3.3.4 多路开关的电路特性 R S R ON R L U S ~ 源负载效应的等效电路 源负载效应误差= 3. 源负载效应误差 3.3.4 多路开关的电路特性 由于负载效应是一种分压作用，它使输出到RL上的信号减小，因此应合理设计： 提高负载内阻，使 RL >> RS+RON ； 根据负载效应误差，计算出由此引起的 衰减，然后在下级提高增益加以补偿。 设某通道RS=300Ω，RON=200Ω，RL=5MΩ，求负载效应误差。 例子： 解： 负载效应误差 = 4.串扰 串扰：断开通道的信号电压耦合到接收通道引起 的干扰。 3.3.4 多路开关的电路特性 U S1 R S1 R ON2 R S2 C in2 C in1 C 10 C C OT + L U OE (a) ~ 计算串扰的等效电路 在多路开关系统中，串扰是通过