開關知識|模擬多路開關-MOSFET|概述及工作原理-KIA MOS管

多路開關-MOSFET：概述

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

類型：機電式:用于大電流、高電壓，低速切換場所;電子式:用于小電流、低電壓，高速切換場所。

電子多路開關由于是-種集成化無觸點開關，不僅壽命長、體積小，而且對系統的干擾小。

電子多路開關根據結構可分為:

雙極性晶體管開關

場效應晶體管開關-結型；絕緣柵型(MOS)

集成電路開關

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

CMOS型場效應管開關的優點:

導通電阻RoN隨信號電壓變化波動小;

開關接通時間短，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

易于和驅動電路集成

集成電路開關是將場效應管、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:除了具有場效應管的特性之外，還具有體積小、使用方便等優點。

多路開關-MOSFET：工作原理

雙極型晶體管開關：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， 則選中第2路模擬信號，Uo= Ui2。

注意:在控制信號Uc1~ Uc8中不能同時有兩個或兩個以上為0。

優點:開關速度快。

缺點:漏電流大，開路電阻小，導通電阻大。電流控制器件，功耗大，集成度低，一個方向傳送信號。

場效應管開關：①結型場效應管開關

設選擇第1路信號。則令通道控制信號Uc1=1,開關控制管T′1導通，集電極為低電平，場效應管T1導通，Uo=Ui1。當Uc1=0時,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。

優點:開關切換速度快，導通電阻小，可兩個方向傳送信號。

缺點:為分立元件，需專門的電平轉換電路驅動,使用不方便。

②絕緣柵場效應管開關

其工作原理與結型場效應管多路開關類似。

優點:開關切換速度快，導通電阻小，且隨信號電壓變化波動小;易于和驅動電路集成。

缺點:襯底要有保護電壓，P溝道加正電壓，N溝道加負電壓。

集成電路開關：

設選擇第1路信號。則計算機輸出一個4位二進制碼，把計數器置成0001狀態，經四-十六線譯碼器后，第1根線輸出高電平，場效應管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,狀態依次變為0001，0010，0011 。

多路開關-MOSFET：主要指標

RoN:導通電阻;

多路開關的導通電阻RoN (一-般為數10Ω至1kΩ左右)比機械開關的接觸電阻(一般為mΩ量級)大得多，對自動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，因而其影響難以進行后期修正。

實踐中一般是設法減小RoN來降低其影響。

RoN:導通電阻;

RoNvs:導通電阻溫度漂移;

Ic:開關接通電流;

Is:開關斷開時的泄漏電流;

Cs:開關斷開時，開關對地電容;

COUT:開關斷開時，輸出端對地電容;

tON:選通信號EN達到50%這一點時到開關接通時的延遲時間;

tOFF:選通信號EN達到50%這一點時到開關斷開時的延遲時間;

tOPEN:開關切換時間，即當兩個通道均為斷開時，開關從一個通道的接通狀態轉到另一個通道的接通狀態并達到穩定所用的時間。

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