數據采集與處理技術第3章模擬多路開關主要內容多路開關的工作原理常見的多路開關集成芯片多路開關的電路特性多路開關的選擇多路開關的應用什么地方需要用到多路開關？傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器采樣/保持器顯示器打印機繪圖機被測物理量數字信號開關信號多路開關程控放大A/D轉換器定時與控制邏輯計算機接口有些時候需要程控增益模擬多路開關多路開關常用在多路信號公用一路AD轉換器的數據采集系統中，用來將多路信號分別送入AD轉換器進行轉換。常見兩種形式機電式電子式四選一多路開關S0S1S2S3A1A2Y機電式多路開關電磁繼電器、舌簧繼電器等形式動合型（常開）、動斷型（常閉）和轉換型特點有觸點接通電阻低，通常在毫歐級主要用于大電流、高電壓、低速切換的場所電子式多路開關電子式多路開關特點無觸點導通電阻較大，常見幾十到幾百歐姆常用在小電流、低電壓、高速切換場所通常以集成電路芯片形式出現常見三種類型雙極型晶體管開關場效應管開關集成電路開關電子多路開關的結構形式BECNPNBECPNP雙極型晶體管GSDGSDGSDGSDN溝道耗盡型P溝道耗盡型N溝道增強型P溝道增強型絕緣柵型場效應管雙極型晶體管開關的工作原理充分利用了晶體管的飽和導通和截止的狀態來完成信號的接通和關斷開關速度快漏電流大、開路電阻小、導通電阻大電流控制器件，基極電流會流入信號源單向傳輸信號+15V+15VT1T1T8T8...通道選擇1通道選擇8Ui1UC8UC1Ui8R11R2118R28RUo模擬信號1模擬信號8雙極型晶體管開關電路VDD結型場效應管開關工作原理優點開關速度快導通電阻小可雙向傳遞信號缺點分立元件需專門的電平轉換電路驅動...T1T1T8T8Ui1Ui8UC1UC8通道選擇1通道選擇8UoR1828R11R21R結型場效應管多路開關VDDVDD絕緣柵型場效應管開關工作原理開關速度快導通電阻小，隨信號電壓變化時波動小易于和驅動電路集成+4V+4V-20V-20VT1T1T8T8R11R21R18R28UoUi1UC1Ui8UC8...絕緣柵場效應管多路開關集成多路開關將場效應管開關、地址計數器和譯碼器及控制電路等集成譯碼器保證多路信號的選通邏輯不沖突計數器有利于通道信號的自動循環選擇1231516......四-十六線譯碼器四位計數器T1T2T3T15T16U0Ui3Ui2Ui1Ui15i16U計數23222120............集成多路開關多路開關的主要技術指標

多路開關的主要技術指標

多路開關的主要技術指標

多路開關的主要技術指標

多路開關的電路特性多路開關的一個開關的等效電路模型~USRSCICIORONROFFCOCLRL

多路開關的電路特性

I導通開關測量點UOERLRONRSIIISSSS斷開開關漏電流電路漏電流帶來的影響

減小漏電流影響的辦法采用分級結合電路的方法可以減小漏電流帶來的影響增加三個開關，可以差不多將漏電流減小到原來的1/3。思考B，C支路的漏電流的狀況？.........ABC輸出12n12n12n①②③多路開關的分級組合多路開關的動態響應

USRSRONCICTRL~多路開關的動態響應等效電路

誤差：以百分數表示的誤差數值中百分號前的數字。多路開關的動態特性分析設RON=100Ω，COT=100pF，CL=20pF，RL=10MΩ，CI=5pF，精度0.1%，求設定時間。

動態特性的思考源內阻與導通電阻對動態特性有什么影響？電容對動態特性的影響是什么？怎么減小這些因素的影響？分級結合的電路對動態特性如何影響？多路開關的源負載效應誤差信號源電阻RS和開關導通電阻RON與多路開關所接器件的等效電阻RL分壓而引起的誤差。RSRONRLUS~源負載效應的等效電路源負載效應誤差=

怎么減小源負載效應誤差？多路開關的串擾特性串擾是指斷開通道的信號電壓耦合到接收通道而引起的干擾通過斷開開關之間的分布電容進入~US1RS2RON2COUT+CLCin2UOECIORS1Cin1(A)等效電路~US1CIORONUOECOUT+CL(B)RON2>>RS1或RON2>>RS2時的簡化圖~US1RS1CIOCin1RS2UOECin2+COUT+CL(C)RON2<<RS1或RON2<<RS2時的簡化圖模擬開關的選擇通道數量通道數量對傳輸信號的精度和切換速度有直接影響泄漏電流與串擾等都與通道數量有關導通電阻的一致性與平坦度導通電阻的變化影響精度，尤其是在負載阻抗較小的情況平坦度體現導通電阻隨輸入信號電壓變化的波動情況一致性體現各通道之間在導通電阻上的差異模擬開關的選擇開關速度注意與后級的采樣速度和模數轉換器速度之間的協調分配泄漏電流盡量選擇泄漏電流小的模擬開關芯片的電源電壓范圍電源電壓通常與切換速度和導通電阻有關電源電壓通常也約束了傳輸信號的電壓范圍模擬開關的選擇故障保護和ESD保護防止輸入線路出現故障或靜電積累的狀況帶來的對系統的損害先斷后合先斷后合的機制在用于通道切換的時候可以防止通道之間的短路但是如果用于程控增益的情況，由于運放的開環增益很大，可能需要考慮使用先合后斷的模擬開關模擬開關的選擇單端輸入和差分輸入單端輸入通道數多，而差分輸入能夠有效抑制共模干擾信號帶寬模擬開關的分布電容會影響到通道的傳輸帶寬關斷隔離度對于高速信號，寄生電容還有可能影響到關斷的程度典型的模擬開關集成芯片無譯碼的多路開關有譯碼的多路開關AD7501AD7502CD4051/2/3CD4051功能框圖CD4052功能框圖CD4053功能框圖多路開關集成芯片小結模擬多路開關集成芯片有多種形式一對一（AD7510等）一對多（CD4501，CD4502等）多對一（AD7501，CD4501，CD4502等）掌握控制電平及控制邏輯注意連接方向通過芯片手冊掌握其他