ЗАЯВКА

приложение

Шэньси

Поиск

Это заполнитель текста для заголовка h1

28

2021-07

2021-07-28

Аналоговые и переключательные характеристики электронного аналогового ключа

Многие инженеры при первом использовании аналоговых ключей часто приравнивают их к механическим ключам. На самом деле, хотя аналоговые ключи и обладают переключающими свойствами, они отличаются от механических ключей и обладают полупроводниковыми характеристиками: Аналоговые характеристики аналоговых ключей (1) Сопротивление в проводящем состоянии (Ron) изменяется в зависимости от входного сигнала (Vin) На рисунке 1a показана упрощенная схема аналогового ключа. Как видно из рисунка, нормально разомкнутый и нормально замкнутый каналы аналогового ключа фактически состоят из двух парных N-канальных MOSFET и P-канальных MOSFET, что позволяет осуществлять двунаправленную передачу сигнала. Если параллельно соединить сопротивления в проводящем состоянии P-канального MOSFET и N-канального MOSFET, соответствующие различным значениям Vin, можно получить зависимость Ron от входного напряжения (Vin) при параллельном соединении, показанную на рисунке 1b. Если не учитывать влияние температуры и напряжения питания, Ron линейно зависит от Vin, что приводит к изменению потерь на вставку и вызывает общую гармоническую дисторсию (THD) аналогового ключа. Кроме того, Ron также зависит от напряжения питания и обычно уменьшается с увеличением напряжения питания. (2) Аналоговый ключ имеет строгие ограничения на входной сигнал Поскольку аналоговый ключ является полупроводниковым прибором, при слишком низком (ниже отрицательного напряжения питания) или слишком высоком (выше положительного напряжения питания) входном сигнале MOSFET находится в режиме обратного смещения. Когда напряжение достигает определенного значения (превышает предельное значение 0,5–4 В), ключ не может работать нормально, а в тяжелых случаях может даже выйти из строя. Поэтому при использовании аналоговых ключей необходимо следить за тем, чтобы входной сигнал не выходил за пределы допустимого диапазона. Часть схемы аналогового ключа может быть эквивалентна схеме на рисунке 2 (3) Инжекция заряда При использовании механических ключей желательно, чтобы Ron был как можно меньше, поскольку низкое сопротивление может уменьшить потери сигнала. Однако для аналоговых ключей низкое значение Ron не подходит для всех применений. Для достижения низкого значения Ron требуется большая площадь кристалла, что приводит к увеличению входной емкости (паразитной емкости). Изменение заряда, связанное с паразитной емкостью, связанной с NMOS и PMOS-транзисторами, составляющими аналоговый ключ, называется «инжекцией заряда». В каждом цикле переключения процессы заряда и разряда потребляют больше тока, а также создают положительные и отрицательные пики. Постоянная времени t = RC, время заряда зависит от нагрузки R и емкости C, обычно составляет несколько десятков нс. Это означает, что низкое значение Ron приводит к более длительному времени включения и выключения. Поэтому при выборе аналогового ключа следует учитывать Ron и инжектируемый заряд. (4) При разомкнутом состоянии ключа все еще может происходить утечка индуктивного сигнала Эта характеристика означает, что при передаче аналоговым ключом переменного сигнала в разомкнутом состоянии часть сигнала все же может проходить через индуктивность от входного конца к выходному концу или от одного канала к другому. Как правило, чем выше частота сигнала, тем сильнее утечка сигнала. (5) Передаваемый ток относительно мал Аналоговый ключ отличается от механического ключа тем, что он обычно может передавать только малые токи. В настоящее время аналоговые ключи на основе CMOS-технологии допускают передачу постоянного тока, в основном, менее 500 мА. (6) Ток управления логическим входом очень мал Ток управления логическим входом механического ключа обычно составляет несколько мА, и иногда его трудно управлять только с помощью цифрового ввода/вывода. Ток управления логическим входом аналогового ключа очень мал, обычно менее нА. Поэтому его можно напрямую управлять с помощью цифрового ввода/вывода, что позволяет снизить энергопотребление и упростить схему. Переключающие характеристики аналоговых ключей (1) Сигнал может передаваться в двух направлениях Некоторые привыкли называть два нормально разомкнутых и нормально замкнутых конца аналогового ключа входными, а общий конец — выходным. На самом деле это лишь временное определение, данное в зависимости от конкретного применения аналогового ключа. Большинство аналоговых ключей позволяют двунаправленную передачу сигнала. Если игнорировать это, это может легко привести к проблемам в схеме, таким как обратное смещение напряжения, обратный ток и т. д. (2) Ток утечки при разомкнутом состоянии ключа очень мал В разомкнутом (OFF) состоянии аналоговый ключ имеет высокое сопротивление, а ток утечки между двумя передающими клеммами очень мал, обычно менее нА. Ток утечки многих аналоговых ключей в разомкнутом состоянии составляет около 1 нА. Такой слабый ток можно игнорировать в приложениях, и в этом случае аналоговый ключ можно считать идеально разомкнутым. Эквивалентная схема аналогового ключа в разомкнутом состоянии показана на рисунке 3 В заключение следует отметить, что аналоговый ключ — это полупроводниковое устройство с переключающей функцией. При его использовании необходимо использовать как его переключающие функции, так и учитывать его полупроводниковые характеристики, иначе могут возникнуть непредвиденные проблемы.

09

2021-01

2021-01-09

Возникновение и предотвращение импульсных перенапряжений в интегральных схемах

Одним из наиболее распространенных режимов отказа компонентов в процессе эксплуатации является повреждение или разрушение из-за перегрузки по току (EOS), вызванной импульсами напряжения. Ниже кратко обсуждается возникновение и предотвращение импульсных перенапряжений в интегральных схемах. 1. Что такое импульсное перенапряжение (перегрузка по току EOS) Флуктуации в электросети, изменения состояния цепи, воздействие внешних помех, а также отказ соседних компонентов могут приводить к появлению в цепи импульсов тока или напряжения с очень высокими пиковыми значениями, называемых импульсными перенапряжениями (перегрузка по току EOS). Импульсные перенапряжения приводят к тому, что компонент мгновенно работает в условиях, превышающих его максимальные номинальные значения. Средняя мощность импульсных перенапряжений невелика, но мгновенная мощность очень высока и достаточна для выхода компонента из строя. Иногда даже перенапряжения относительно низкой мощности могут вызывать самовозбуждение компонента или эффект защелкивания в CMOS-цепи, что приводит к отказу. Отказы, вызванные импульсными перенапряжениями, составляют более 50% отказов интегральных схем в процессе эксплуатации.

< 12 >

Sorry,当前栏目暂无内容!

您可以查看其他栏目或返回 首页

Sorry,The current column has no content!

You can view other columns or return Home