Переключатель аналогового сигнала Microchip

Обновлено: 19.05.2024

Интегрированные микросхемы аналогового переключателя (ИС) при включении передают как аналоговые, так и цифровые сигналы от входного контакта к выходному контакту. Цифровые переключатели могут принимать только цифровые сигналы и дублировать логический уровень на входном контакте на выходном контакте. Когда цифровой переключатель выключен, он возвращается в логическое состояние по умолчанию.

Длинная версия

Аналоговый переключатель действует как твердотельное реле (то есть без движущихся частей). Аналоговые переключатели также могут изолировать устройства на своих клеммах, когда аналоговый переключатель выключен. Когда они включены, они проводят как аналоговые, так и цифровые сигналы, независимо от направления, в котором распространяется сигнал. Вход управления переключателем для обоих типов переключателей обычно представляет собой вход цифрового сигнала (называемый выбором входа), хотя можно использовать и другие триггеры управления, чтобы упростить реализацию конкретных приложений.

Аналоговые переключатели могут передавать или изолировать как аналоговые, так и цифровые сигналы, а цифровые переключатели могут передавать или изолировать только линии цифровых сигналов. Оба используются вместо механических переключателей из-за удобства, надежности и небольшого размера по сравнению с механическими переключателями.

Существуют некоторые ограничения на сигналы, которые могут передаваться коммутаторами обоих типов. Аналоговые переключатели имеют ограничение частотной характеристики из-за емкости канала. (Изменение уровня сигнала может быть вызвано, например, паразитной емкостью на высоких частотах.) Для цифровых переключателей существует максимальная частота, которую можно подать на вход цифрового переключателя, после чего состояние выхода переключателя больше не будет надежно следовать вводу. Рассчитайте скорость передачи вашего цифрового сигнала, отметив время нарастания и спада цифрового сигнала. Вы также должны учитывать любую задержку с момента изменения управляющего сигнала цифрового переключателя (который активирует переключатель) и когда он впоследствии включает выход. (Ожидайте изменения времени нарастания и спада в зависимости от различных условий.) Ограничения для обоих типов коммутаторов указаны в техническом описании коммутатора.

Оба типа переключателей обычно изготавливаются в виде интегральных схем, часто в пакетах с несколькими (отдельными) переключателями. Мультиплексоры — это тоже стрелочные переводы, но они больше похожи на железнодорожные станции, где несколько поездов проходят через стрелочные переводы на один путь, и это отдельная тема.

Аналоговые переключатели

Оставшаяся часть этой статьи посвящена аналоговым коммутаторам. Для аналоговых переключателей коммутирующая часть устройства состоит из пары транзисторов. На рисунке 1 транзисторы представляют собой полевые МОП-транзисторы; один - P-канальный MOSFET, а другой - N-канальный. Полевые МОП-транзисторы представляют собой идеальные переключающие устройства и часто используются в силовых приложениях.

Рисунок 1: Внутренняя конструкция типичного аналогового переключателя с параллельными n- и p-канальными МОП-транзисторами. (Источник: Maxim Integrated)

Твердотельные переключатели намного меньше механических устройств. Они быстрые, простые в использовании и потребляют меньше энергии, чем реле или другие переключатели с электрическим управлением. Однако в реальной жизни ни один переключатель не идеален. Идеальный переключатель должен передавать сигнал без каких-либо изменений сигнала. Однако реальные аналоговые переключатели будут генерировать шум отражения от земли и демонстрировать задержку распространения. Все проблемы с общими параметрами будут присутствовать в твердотельных аналоговых переключателях; например, сопротивление сток-исток в открытом состоянии, которое является общим параметром при переключении полевых МОП-транзисторов, будет присутствовать при переключении в аналоговом переключателе. Одним из недостатков полевых МОП-транзисторов является то, что они на самом деле не идеальны; одним недостатком является некоторое сопротивление, связанное с включением MOSFET. R_ON, или, точнее, RDS(on), представляет собой общее сопротивление на пути от истока к стоку и состоит из ряда сопротивлений, которые пересекают путь тока, протекающего через MOSFET. выключатель. RDS(on) является основой для максимального номинального тока MOSFET, а также связан с потерями тока, поэтому предпочтительнее более низкий RDS(on).

Такие проблемы, как входная емкость и сопротивление во включенном состоянии, могут вызвать вносимые потери (потеря мощности из-за включения в линию передачи) и гармонические искажения. Однако такие проблемы довольно типичны для электронных схем, и аналоговые переключатели не застрахованы.

Приложения для аналоговых переключателей

Аналоговые переключатели чаще всего используются для коммутации аудио- и видеосигналов (A/V), передачи аудио/видеоданных, телекоммуникационной маршрутизации и изоляции/защиты интерфейса.

Выбор аналогового переключателя

При выборе аналогового переключателя вам нужно знать несколько вещей, чтобы сузить выбор в соответствии со спецификациями:

Какой диапазон напряжения питания доступен для питания микросхемы аналогового переключателя? (R_ON уменьшается с увеличением напряжения питания.[i])
Каковы уровни управляющих сигналов для включения и выключения аналогового переключателя?Во многих приложениях цифровой выход из другой области управляет переключателем. Уровни напряжения переключателя (для включения/выключения) должны быть совместимы с управлением переключателем (или выбором входа).
Какое максимальное искажение сигнала допустимо? Суммарные гармонические искажения (THD) — это измерение линейности переключателя. R_ON вносит наибольший вклад в THD.
Каковы максимальная и минимальная амплитуды сигнала, проходящего через аналоговый коммутатор?
Если у вас есть система с одним источником питания (напряжением), выберите аналоговый переключатель с одним источником питания, если это вообще возможно. (Он будет иметь только один положительный контакт питания, а не положительный и отрицательный контакты питания.)
Время включения (t_ON) и выключения (t_OFF) указывает, сколько времени требуется для срабатывания. Это время должно составлять несколько миллисекунд или меньше, если вы хотите избежать слышимых щелчков при переключении аудиосигналов. Величины времени переключения, t_ON и t_OFF, также важны по отношению друг к другу.
- Размыкание перед замыканием (BBM): если t_ON > t_OFF, аналоговый переключатель будет выполнять действие размыкания перед замыканием. То есть первый набор контактов разорвется (разомкнется) до того, как новые контакты сработают (замкнутся), предотвращая мгновенное соединение старого и нового сигнальных трактов. Это может быть критично в некоторых приложениях, особенно там, где необходимо избежать даже кратковременного короткого замыкания. BBM гарантирует, что два пути не соединятся электрически, когда вход select изменяет путь прохождения сигнала.
- Выполнить до перерыва (MBB): MBB (когда t_ON
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

< бр />
интегральная схема (ИС), также называемая микроэлектронной схемой, микрочипом или микросхемой, совокупность электронных компонентов, изготовленных как единое целое, в котором миниатюризированы активные устройства (например, транзисторы и диоды) и пассивные устройства (например, конденсаторы). и резисторы), а их соединения построены на тонкой подложке из полупроводникового материала (обычно кремния). Таким образом, результирующая схема представляет собой небольшой монолитный «чип», размер которого может составлять всего несколько квадратных сантиметров или всего несколько квадратных миллиметров. Отдельные компоненты схемы обычно имеют микроскопические размеры.

Истоком интегральных схем стало изобретение транзистора в 1947 году Уильямом Б. Шокли и его командой из Bell Laboratories Американской телефонной и телеграфной компании. Команда Шокли (включая Джона Бардина и Уолтера Х. Браттейна) обнаружила, что при определенных обстоятельствах электроны образуют барьер на поверхности некоторых кристаллов, и они научились контролировать поток электричества через кристалл, манипулируя этим барьером. Управление потоком электронов через кристалл позволило команде создать устройство, которое могло бы выполнять определенные электрические операции, такие как усиление сигнала, которые ранее выполнялись электронными лампами. Они назвали это устройство транзистором от сочетания слов transfer и resistor. Изучение методов создания электронных устройств с использованием твердых материалов стало называться твердотельной электроникой. Твердотельные устройства оказались намного прочнее, с ними проще работать, они надежнее, меньше и дешевле, чем электронные лампы. Используя те же принципы и материалы, инженеры вскоре научились создавать другие электрические компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. Теперь, когда электрические устройства можно было делать такими маленькими, самой большой частью схемы была неудобная проводка между устройствами.

Первый транзистор, изобретенный американскими физиками Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттейном и Уильямом Б. Шокли.

Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft?Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.

Узнайте больше об ICL 2966 – мэйнфрейме, использующем технологию интегральных схем и созданном в Великобритании в 1980 году.

В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments, Inc. и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor Corporation независимо друг от друга придумали способ еще больше уменьшить размер схемы. Они прокладывали очень тонкие дорожки из металла (обычно из алюминия или меди) прямо на том же куске материала, что и их устройства. Эти маленькие дорожки действовали как провода. С помощью этого метода вся схема может быть «интегрирована» в единый кусок твердого материала и таким образом создана интегральная схема (ИС). ИС могут содержать сотни тысяч отдельных транзисторов на одном куске материала размером с горошину. Работать с таким количеством электронных ламп было бы нереально неудобно и дорого. Изобретение интегральной схемы сделало возможными технологии информационного века. В настоящее время интегральные схемы широко используются во всех сферах жизни: от автомобилей до тостеров и аттракционов в парках развлечений.

Основные типы ИС

Аналоговые и цифровые схемы

Аналоговые, или линейные, схемы обычно содержат всего несколько компонентов и поэтому являются одними из самых простых типов ИС. Как правило, аналоговые схемы подключаются к устройствам, которые собирают сигналы из окружающей среды или отправляют сигналы обратно в окружающую среду. Например, микрофон преобразует изменчивые звуки голоса в электрический сигнал переменного напряжения. Затем аналоговая схема модифицирует сигнал каким-либо полезным образом, например, усиливая его или фильтруя нежелательные шумы. Затем такой сигнал можно было бы подать обратно в громкоговоритель, который воспроизвел бы тоны, первоначально улавливаемые микрофоном. Другим типичным применением аналоговой схемы является управление некоторым устройством в ответ на постоянные изменения в окружающей среде. Например, датчик температуры посылает переменный сигнал на термостат, который можно запрограммировать на включение и выключение кондиционера, обогревателя или духовки, когда сигнал достигает определенного значения.

Читайте также:

Переключатель аналогового сигнала Microchip

Основные типы ИС

Аналоговые и цифровые схемы