開(kāi)關(guān)知識(shí)|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(cè)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(lái)將多路被測(cè)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(duì)多路被測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理。

類型：機(jī)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(zhǎng)、體積小，而且對(duì)系統(tǒng)的干擾小。

電子多路開(kāi)關(guān)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為:

雙極性晶體管開(kāi)關(guān)

場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)關(guān)-結(jié)型；絕緣柵型(MOS)

集成電路開(kāi)關(guān)

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

CMOS型場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)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;

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(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(kāi)關(guān)是將場(chǎng)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(chǎng)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(kāi)關(guān)-MOSFET：工作原理

雙極型晶體管開(kāi)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。

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(kāi)關(guān)速度快。

缺點(diǎn):漏電流大，開(kāi)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(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)：①結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)

設(shè)選擇第1路信號(hào)。則令通道控制信號(hào)Uc1=1,開(kāi)關(guān)控制管T′1導(dǎo)通，集電極為低電平，場(chǎng)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。

優(yōu)點(diǎn):開(kāi)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(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)

其工作原理與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管多路開(kāi)關(guān)類似。

優(yōu)點(diǎn):開(kāi)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(kāi)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)四-十六線譯碼器后，第1根線輸出高電平，場(chǎng)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(kāi)關(guān)-MOSFET：主要指標(biāo)

RoN:導(dǎo)通電阻;

多路開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻RoN (一-般為數(shù)10Ω至1kΩ左右)比機(jī)械開(kāi)關(guān)的接觸電阻(一般為mΩ量級(jí))大得多，對(duì)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(lái)降低其影響。

RoN:導(dǎo)通電阻;

RoNvs:導(dǎo)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(duì)地電容;

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

tON:選通信號(hào)EN達(dá)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(hào)EN達(dá)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(dāng)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(zhuǎn)到另一個(gè)通道的接通狀態(tài)并達(dá)到穩(wěn)定所用的時(shí)間。

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