运用普通运算放大器芯片LM358加电子模拟开关芯片4051

微 机 测 控 电 路 课 程 设 计

题目: 运用普通运算放大器芯片LM358 + 电子模拟开关芯片4051

院 （系） 机电及自动化学院 专 业 测控技术与仪器 学 号 0911212016 姓 名 级 别 2 0 0 9 指导老师

2012年6月

Huaqiao university

测控技术专业微机测控电路课程设计评分表

2010 一 2011 学年第

2 学期

学生姓名学号0911212016 班级09测控2班指导教师职称成绩

设计课题D54：运用普通运算放大器芯片LM741 + 电子模拟开关芯片4051

“指导教师评分表”：由指导教师填写，主要考核学生完成课题情况。（占50分）

项目优良中及不及得分

1、设计思路、方案合理性 (10）9 8 7 6 5

2、软硬件、设计图纸等 (20）18 16 14 12 10

3、说明书（10）设计计算

9 8 7 6 5 格式的规范性

字迹的正确性

4、所掌握的知识水平、独立工作能力（10）9 8 7 6 5

累计得分

“评审教师评分表”：由评审教师填写，主要考核学生完成课题情况。（占30分）

项目优良中及不及得分

3、完成任务情况

（10）工作量大小

9 8 7 6 5 设计内容与题目相符性

4、说明书（10）软件流程、硬件设计合理性

9 8 7 6 5 说明书格式的规范性

语言规范、说理严谨性

5、所掌握知识的程度、知识综合应用的能力（10）9 8 7 6 5

累计得分

“答辩委员评分表”统计每位答辩委员评定的答辩成绩的平均值。（占20分）

项目优良中及不及得分

1、论文

宣读（12分）答辩准备情况

10.8 9.6 8.4 7.2 6 基本观点是否阐述清楚

语言的逻辑性，叙述是否重点突出

利用所学知识分析问题的能力

有无概念错误

2、回答

问题（8分）利用所学知识回答讨论问题的能力

7.2 6.4 5.6 4.8 4 有针对性、重点突出地回答问题

有无概念错误

答辩委员平均分

*备注：表中的数据为对应等级的最低评分值；

“答辩委员评分表”中

微机测控电路 课程设计评议表

2010 一 2011学年 第

2 学期

学生姓名 学号 0911212016

班级 测控09二班

指导教师

职称

成绩

设计课题 D54： 运用普通运算放大器芯片LM741 + 电子模拟开关芯片4051 指 导 教 师 评 语

指导教师签名： 2011 年 6月 23 日

评 审 教 师 评 语

主审教师签名： 2011 年 6 月 23 日

答 辩 评 议 意 见

答辩组负责人签名： 2011 年 6 月 23 日

意见

院系审查

系主任签名 ：

年 月 日

教学副院长（签章）

年 月 日

单片机课程设计与总结

目录

通用性运用普通运算放大器芯片LM358+电子模拟开关芯片4051电路与程序设计整体设计方案···················

1、设计题目····································

2、题目分析·····································

3、整体设计规划·································硬件选择

模拟电子开关的选择························

运算放大器的选择··························

CPU选择································

软件系统设计································核心程序流程图····························

核心程序·································

检测与调试······························

原理图···································

总结心得·································

参考文献··································

整体设计方案

一、设计题目:运用普通运算放大器芯片LM358 + 电子模拟开关芯片4051

二、题目分析:通过选择运算放大器的增益电阻实现放大倍数的可编程。可采用多种方式，如利用现成的可编程运算放大器芯片（如PGA206/LMP8100/MCP6S91/AD8250等），通过微机的IO口直接控制或通信信令控制实现；利用普通运算放大器芯片（如LM358/LM741/AD308等），运用电子模拟开关芯片（如4066/4051/4052等）、DA转换器，通过微机的IO口直接控制切换选择不同的增益电阻实现放大倍数的可编程。

三、设计整体规划：可编程增益放大器的整体设计流程如下图

模拟开关4051

通用型普通运放LM358

单片机A T89C52

放大器电路设计

核心程序及流程图

图1.整体设计流程

四、硬件选择

1、模拟电子开关选择：此可编程增益放大器选用的模拟电子开关为4051，相当于一个单刀八掷开关。具体接通哪一通道，由输入3位地址码ABC来决定。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通，"INH"=0时，各通道接通。4051内部逻辑图如图2所示，4051引脚图如图3所示，其真值表如表1所示

图2. 4051内部逻辑图

图3 .4051引脚图

表1. 4051真值表

2、运算放大器选择：运算放大器采用通用运算放大器LM358，LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

特性(Features):

? 内部频率补偿

? 直流电压增益高(约100dB)

? 单位增益频带宽(约1MHz)

? 电源电压范围宽：单电源(3—30V)；

双电源(±1.5 一±15V)

? 低功耗电流，适合于电池供电

? 低输入偏流

? 低输入失调电压和失调电流

? 共模输入电压范围宽，包括接地

? 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

? 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)

图4.LM358引脚图

3、 CPU选择：CPU采用单片机AT89C52，AT89C52是一个低电压，高性能COMS8位单片机，并且此可编程增益放大器对单片机要求不是很高，因此采用AT89C52足够。单片机其外部引脚图如图5所示：

图5.AT89C52引脚图

主要特性：

1、兼容MCS51指令系统

2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；

3、32个双向I/O口；

4、256x8bit内部RAM；

5、3个16位可编程定时/计数器中断；

时钟频率0-24MHz；

7、2个串行中断，可编程UART串行通道；

8、2个外部中断源，共8个中断源；

9、2个读写中断口线，3级加密位；

10、低功耗空闲和掉电模式，设置睡眠和唤醒功能；

各电阻值的选择：R1=2.5K R2=2.5K R3=5K R4=10K R5=15K R6=20K

放大倍数A1=1+R1/R9=3 A2=1+R2/R9=4 A3=1+R3/R9=5 A4=1+R4/R9=6 A5=1+R5/R9=7 A6=1+R6/R9=8 A7=1+R7/R9=9 A8=1+R8/R9=10

五、软件设计

核心程序流程图：

程序开始

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'0'

'0''0'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'0'

'0''1'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'0'

'1''0'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'1'

'0''0'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'0''1'

'1'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'1''0'

'1'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'1'

'1''0'电平

延时特定时间t

P2.0、P2.1、P2.2口分别输出'1'

'1''1'电平

返回开始程序循环

图6 程序流程图

核心程序如下：

C语言程序：

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uint shuzu[]={0xf8,0xf9,0xfa,0fxb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff}; void time(uint kk)

{ uint i=0,j=0;

for(i=0;i

for(j=0;j<400;j++);

}

void main()

{uint a=0;

while(1)

{ for(a=0;a<=7;a++)

{ P2=shuzu[a];

time(500); }

}

}

汇编程序：

ORG 0000H

SJMP MAIN

MAIN: MOV A,#2

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A

HERE: SJMP HERE

TAB: DB 0xf8,0xf9,0xfa,0fxb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff

RET

END

检测与调试：当将滑动变阻器向下移动至20%时，点击仿真按钮进行仿真，此时测得的各个实际参数如下：实际输入电压为0.5V，实际输出电压分别为1.58V,2.58V,3.58V,4.59V,5.59V,6.60V,7.60V。这说明八个不同的反馈电阻在模拟开关在ABC的控制作用下产生八种不同的增益分别约等于3,5,7,9,11，13，15,17,19。后面的小数产生是因为模拟开关存在内阻引起的。由此，得知这个运算放大器可实现3,5,7,9,11，13，15,17,19八种不同的电压放大倍数。

图7整体放大器原理图

六、参考文献：

1.《模拟电路基础》

2.《数字电路基础》

3.王瑞福，“单片机测控系统大全”，北京航空航天大学出版社

4.潘新民，“单片机实用系统设计”，人民邮电出版社

5.李华，“MCS51系列单片机实用接口技术”，北京航空航天大

学出版社

6.《单片机电路设计、分析与制作》

7.《用低功耗设计---原理、器件与应用》

8.《电路》

9.《单片机原理及应用系统设计》

10.《单片机应用及C51程序设计》

11.网上相关网页及信息

可编程增益放大器芯片LM308+电子模拟开关芯片4066电路与程序设计整体设计方案

微 机 测 控 电 路 课 程 设 计 题目:采用微机的可编程增益放大器电路及程序设计——方案D 58 院 （系） 机电及自动化学院 专 业 测控技术与仪器（辅助） 学 号 姓 名 级 别 2 0 1 0 指导老师 2013年6月 Huaqiao university

单片机课程设计与总结 目录 一、可编程增益放大器芯片LM308+电子模拟开关芯片 4066电路与程序设计整体设计方案 1、设计任务 2、任务分析 3、整体设计规划 二、硬件选择 1、模拟电子开关的选择 2、运算放大器的选择 3、CPU选择 三、软件系统设计 1、核心程序流程图 2、核心程序 3、检测与调试 四、原理图 五、检测与调试 六、参考文献 七、心得体会

一、 整体设计方案 1、设计任务:采用微机的可编程增益放大器电路及其程序设计—D56 2、任务分析:通过选择运算放大器的增益电阻实现放大倍数的可编程。可采用多种方式，如利用现成的可编程运算放大器芯片（如PGA206/LMP8100/MCP6S91/AD8250等），通过微机的IO 口直接控制或通信信令控制实现；利用普通运算放大器芯片（如LM358/LM741/AD308等），运用电子模拟开关芯片（如4066/4051/4052等）、DA 转换器，通过微机的IO 口直接控制切换选择不同的增益电阻实现放大倍数的可编程。 3、设计整体规划：可编程增益放大器的整体设计流程如下图1所示： 图1.整体设计流程 二、 硬件选择 1、模拟电子开关选择：此可编程增益放大器选用的模拟电子开关为4066。具体接通哪一通道，4066内部逻辑图如图2所示，4066引脚图如图3所示： 图2. 4066内部逻辑图 普通运放AD308 模拟开关4066 单片机A T89C52 放大器电路设计 核心程序及流程图

常用模拟开关芯片引脚,功能及应用电路

常用模拟开关芯片引脚,功能及应 用电路 ! m8r*}3V"d'w , n7x8L1z&B#r1a0Z3~ CMOS模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。$ \, \4F-]5}8 W6 G2 T 2 t$y5I&R!n6N&}4z 一、常用CMOS模拟开关功能及引脚介绍) ]) S f7 X; S& Z+ X 1.四双向模拟开关CD4066% b$ Y) P- k5 c3 \# _, |+ a 4 D7{6F T4v8e,S,y CD4066的引脚功能如图1所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。. V"T!S1O,h#n O 2.单八路模拟开关CD4051 n*L+X%k._+L CD4051引脚功能见图2。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。其真值表见表1。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。& Q/]9t"F8o,`7J(q 表1 附件: 您所在的用户组无法下载或查看附件, 保暖

CD4066模拟开关

开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。CMOS模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。 一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理 1.四双向模拟开关CD4066 CD4066 的引脚功能如图1所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。 2.单八路模拟开关CD4051 CD4051 引脚功能见图2。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。其真值表见表1。“INH”是禁止端，当 “INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V， VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。

表1 输入状态 接通通道 INH C B A 0 0 0 0 “0” 0 0 0 1 “1” 0 0 1 0 “2” 0 0 1 1 “3” 0 1 0 0 “4” 0 1 0 1 “5” 0 1 1 0 “6” 0 1 1 1 “7” 1 均不接通 3.双四路模拟开关CD4052 CD4052的引脚功能见图3。CD4052相当于一个双刀四掷开关，具体接通哪一通道，由输入地址码AB来决定。其真值表见表2。

模拟开关的技术特性和应用

模拟开关的关键技术特性和应用实例分析 近年来，便携式产品越来越多地采用多源设计，因此开关功能是视频、音频传输及处理过程中的一个重要组成部分。早期采用的机械开关具有可靠性低、体积大、功耗大的缺点，所以模拟开关已经引起了越来越多人的重视，并已被广泛应用于各种电子产品中。 尽管模拟开关具有机械开关不可取代的优势，然而它的应用较机械开关稍微复杂些，初次使用模拟开关的工程人员往往会由于模拟开关使用不当，引起整个系统的故障。本文通过将模拟开关与普通机械开关作比较，论述了模拟开关的若干基本概念，并结合实例对模拟开关应用的关键技术进行研究。 模拟开关的模拟特性 许多工程师第一次使用模拟开关，往往会把模拟开关完全等同于机械开关。其实模拟开关虽然具备开关性，但和机械开关有所不同，它本身还具有半导体特性： 1. 导通电阻(R on)随输入信号(V IN)变化而变化 图1a是模拟开关的简单示意图，由图中可以看出模拟开关的常开常闭通道实际上是由两个对偶的N沟道MOSFET与P沟道MOSFET构成，可使信号双向传输，如果将不同V IN值所对应的P沟道MOSFET与N沟道MOSFET的导通电阻并联，可得到图1b并联结构下R on随输入电压(V IN)的变化关系，如果不考虑温度、电源电压的影响，R on随V in呈线性关系，将导致插入损耗的变化，使模拟开关产生总谐波失真(THD)。此外，R on也受电源电压的影响，通常随着电源电压的上升而减小。 图1：a. 模拟开关原理图；b. 模拟开关导通电阻与输入电压关系 2. 模拟开关输入有严格的输入信号范围 由于模拟开关是半导体器件，当输入信号过低(低于零电势)或者过高(高于电源电压)时，MOSFET处于反向偏置，当电压达到某一值时(超出限值0.3V)，此时开关无法正常工作，严重者甚至损坏。因此模拟开关在应用中，一定要注意输入信号不要超出规定的范围。 3. 注入电荷

正确选择CMOS模拟开关的建议要点

正确选择CMOS模拟开关的建议 集成模拟开关常常用作模拟信号与数字控制器的接口。当今市场上的模拟开关数量众多，产品设计人员需要考虑多项性能标准。同时也有许多35年前开发的标准CMOS开关已经发展为专用的开关电路。 本文回顾标准CMOS模拟开关的基本结构并介绍常见模拟开关参数，例如导通电阻(RON)、RON平坦度、漏电流、电荷注入及关断隔离。文中讨论最新模拟开关的性能改善：更好的开关特性、更低的供电电压，以及更小的封装。也介绍了专用的特性，例如故障保护、ESD保护、校准型多路复用器(cal-mux)和加载-感应功能。介绍了适用于视频、高速USB、HDMI和PCIe的专用开关。 标准模拟开关基础 传统模拟开关的结构如图1所示。将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET 并联，可使信号在两个方向上同等顺畅地通过。n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输入与输出电压比决定。由于开关对电流流向不存在选择问题，因而也没有严格的输入端与输出端之分。两个MOSFET由内部反相与同相放大器控制下导通或断开。这些放大器根据控制信号是CMOS或是TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双，对数字输入信号进行所需的电平转换。 图1. 采用并联n沟道和p沟道MOSFET的典型模拟开关的内部结构 现在，许多半导体制造商都提供诸如早期CD4066这样的传统模拟开关。有些最新设计的模拟开关与这些早期开关的引脚兼容，但性能更高。例如，有些与CD4066引脚兼容的器件(例如MAX4610)相对于原来的CD4066具有更低的RON和更高的精度。

对基本模拟开关结构也有一些功能性改变。有些低电容模拟开关在信号通路中只使用n沟道MOSFET(例如MAX4887)，省去了较大的大幅降低模拟开关带宽的p沟道MOSFET。 其它采用单个正电源轨工作的模拟开关采用电荷泵，允许负信号电压。例如，MAX14504音频开关工作在+2.3VCC至+5.5VCC单电源，采用内部电荷泵，允许-VCC至+VCC的信号无失真通过。除功能改善外，工业上许多最新模拟开关的封装比早期的器件更小。 导通电阻(RON)开关降低信号损耗 在VIN为各种电平条件下，p沟道和n沟道RON的并联值形成并联结构的RON特征(图2)。RON随VIN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输入电压对RON影响的情况下为直线。为使信号损耗和传输延迟最小，理想情况下的RON应尽量小。然而，降低RON将增大MOSFET硅片的宽度/长度(W/L)比，从而造成较高的寄生电容和较大的硅片面积。这种较大的寄生电容降低模拟开关的带宽。如果不考虑W和L，RON是电子和空穴迁移率(μn和μp)、氧化物电容(COX)、门限电压(VT)及信号电压、n沟道及p沟道MOSFET的信号电压VGS (VIN)的复合函数，如式1a和1b 所示。 将RON和寄生电容最小化，同时改善整个温度和电压范围内RON相对于VIN的线性度，往往是设计新产品的首要目的。 图2. RON与VIN的关系。图1中的n沟道和p沟道RON构成一个复合的低 值RON

cd4501集成多路模拟开关的应用技巧

集成多路模拟开关的应用技巧(cd4051) 集成多路模拟开关的应用技巧 摘要：从应用的角度出发,研究了集成多路模拟开关的应用技巧,并结合实例进行了讨论。这些应用技巧具有较强的针对性和可操作性,对集成多路模拟开关的正确选择与合理使用具有指导意义。 关键词：集成多路模拟开关传输精度传输速度 集成多路模拟开关（以下简称多路开关）是自动数据采集、程控增益放大等重要技术领域的常用器件,其实际使用性能的优劣对系统的严谨和可靠性重要影响。关于多路开关的应用技术,些文献上介绍有两点不足：一是对器件自身介绍较多,而对器件与相关电路的合理搭配与协调介绍较少;二是原则性的东西介绍较多,而操作性的东西介绍较少。研究表明：只有正确选择多路开关的种类,注意多路开关与相关电路的合理搭配与协调,保证各电路单元有合适的工作状态,才能充分发挥多路开关的性能,甚至弥补某性能指标的欠缺,收到预期的效果。本文从应用的角度出发,研究多路开关的应用技巧。目前市场上的多路开关以CMOS电路为主,故以下的讨论除特别说明外,均针对这类产品。 1 “先断后通”与“先通后断”的选择 目前市场上的多路开关的通断切换方式大多为“先断后通” （Break-Before-Make）。 在自动数据采集中,应选用“先断后通”的多路开关。否则,就会发生两个通道短接的现象,严重时会损坏信号源或多路开关自身。 然而,在程控增益放大器中,若用多路开关来改变集成运算放大器的反馈电阻,以改变放大器的增益,就不宜选用“先断后通”的多路开关。否则,放大器就会出现开环状态。放大器的开环增益极高,易破坏电路的正常工作,甚至损坏元器件,一般应予避免。 2 选择合适的传输信号输入方式

模拟开关CD4051的应用要点

模拟开关CD4051的应用要点 1、使用单电源时，CD4051的VEE可以和GND相连。 2、强烈建议A，B，C三路片选端要加上拉电阻。 3、CD4051的公共输出端不要加滤波电容（并联到地），否则不同通道转换后的电压经电容冲放电后会引起极大的误差。 4、禁止输出端（INH）为高电平时，所有输出切断，所以在应用时此端接地。作音频信号切换时，最好在输入输出端串入隔直电容。 开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。CMOS 模拟开关是一种可控开关，它不像继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号，CD4051是最常用的模拟开关。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。其真值表见图1。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS 电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V 的交流信号。 图1 CD4051真值表 CD4051导通电阻小，CD4051在常温下的导通电阻为几百欧姆.供电电压范围较宽，速度相对较快，控制简单，适合作为量程转换模块中选择放大反馈回路的开关。但是，多路模拟开关也有其不利的地方。其导通电阻不恒定，随电源电压的增大而减小；控制信号电平也随电源电压增大而增大，在使用时需根据现场实际情况综合考虑，添加必要的外围电路，保证其工作正常。在电源电压的选择上要结合实际需要，适当增大。

CMOS 模拟开关的选择与典型应用模拟开关的选择与典型应用模拟开关

CMOS 模拟开关的选择与典型应用 Maxim 公司北京办事处 魏智 编译 一、前言： 早期的模拟开关大多工作于±20V 的电源电压，导通电阻为几百欧姆，主要用于模拟信号与数字控制的接口，近几年，集成模拟开关的性能有了很大的提高，它们可工作在非常低的电源电压，具有较低的导通电阻、微型封装尺寸和极佳的开关特性。被广泛用于测试设备、通讯产品、PBX/PABX 设备以及多媒体系统等。一些具有低导通电阻和低工作电压的模拟开关成为机械式继电器的理想替代品。 模拟开关的使用方法比较简单，但在具体应用中应根据实际用途做合理的选择。本文主要介绍模拟开关的基本特性和几种特殊模拟开关的典型应用。 二、正确选择CMOS 开关： 1、导通电阻：传统模拟开关的结构如图1所示，它由N 沟道MOSFET 与P 沟道MOSFET 并联构成，可使信号双向传输，如果将不同V IN 值所对应的P 沟道MOSFET 与N 沟道MOSFET 的导通电阻并联，可得到图2并联结构下导通电阻（R ON ）随输入电压（V IN ）的变化关系，如果不考虑温度、电源电压的影响，R ON 随V IN 呈线性关系，将导致插入损耗的变化，使模拟开关产生总谐波失真（THD ），这是设计人员所不希望的，如何将R ON 随V IN 的变化量降至最小也是设计新一代模拟开关所面临的一个关键问题。 另外，导通电阻还与开关的供电电压有关，由 图3可以看出：R ON 随着电源电压的减小而增大，当 MAX4601的电源电压为5V 时，最大R ON 为8Ω；当电 源电压为12V 时，最大R ON 为3Ω；电源电压为24V 时，最大R ON 仅为2.5Ω。R ON 的存在会使信号电压产 生跌落，跌落量与流过开关的电流成正比，对于适 当的电流这一跌落量在系统容许的误差范围内，而 要降低R ON 所耗费的成本却很高，因此，应根据实际 需要加以权衡。R ON 确定后，还需考虑通道间的失配 度与R ON 的平坦度。通道失配度用来描述同一芯片不 同通道间R ON 的差别；R ON 的平坦度用于描述每一通 道的R ON 在所规定的信号范围内的变化量。这两个参 数的典型值为2Ω至5Ω，对于低R ON 模拟开关，这 些参数仅为0.5Ω。失配度/R ON 、平坦度/R ON 这两个 比值越小，说明模拟开关的精度越高。 2、注入电荷：低R ON 并非适用于所有的应用，较低的R ON 需要占据较大的芯片面积，从而产

如何选择模拟开关

如何选择模拟开关 标签：模拟电子IT 电路 模拟开关和多路转换器的作用主要是用于信号的切换。目前集成模拟电子开关在小信号领域已成为主导产品，与以往的机械触点式电子开关相比，集成电子开关有许多优点，例如切换速率快、无抖动、耗电省、体积小、工作可靠且容易控制等。但也有若干缺点，如导通电阻较大，输入电流容量有限，动态范围小等。因而集成模拟开关主要使用在高速切换、要求系统体积小的场合。在较低的频段上f10MHz)，集成模拟开关通常采用CMOS 工艺制成：而在较高的频段上(f10MHz)，则广泛采用双极型晶体管工艺。 选择开关时需考察以下指标： 通道数量集成模拟开关通常包括多个通道。通道数量对传输信号的精度和开关切换速率有直接的影响，通道数越多，寄生电容和泄漏电流就越大。因为当选通一路时，其它阻断的通道并不是完全断开，而是处于高阻状态，会对导通通道产生泄漏电流，通道越多，漏电流越大，通道之间的干扰也越强。 泄漏电流一个理想的开关要求导通时电阻为零，断开时电阻趋于无限大，漏电流为零。而实际开关断开时为高阻状态，漏电流不为零，常规的CMOS 漏电流约1nA。如果信号源内阻很高，传输信号是电流量，就特别需要考虑模拟开关的泄漏电流，一般希望泄漏电流越小越好。 导通电阻导通电阻的平坦度与导通电阻一致性导通电阻会损失信号，使精度降低，尤其是当开关串联的负载为低阻抗时损失更大。应用中应根据实际情况选择导通电阻足够低的开关。必须注意，导通电阻的值与电源电压有直接关系，通常电源电压越大，导通电阻就越小，而且导通电阻和泄漏电流是矛盾的。要求导通电阻小，则应扩大沟道，结果会使泄漏电流增大。导通电阻随输