Статические характеристики аналоговых коммутаторов.
Сопротивление ключа в открытом (включенном) состоянии должно минимизироваться. Ключи КМОП, работающие от относительно высокого напряжения питания (например, +15 В), будут иметь малые значения r0 во всем диапазоне значений входного сигнала, так как всегда тот или другой проводящий транзистор будет иметь прямое смещение затвора, равное, по крайней мере, половине напряжения питания. Но при меньшем напряжении питания сопротивление ключа r0 будет расти, и максимум его имеет место при среднем уровне сигнала между высоким и низким напряжениями питания.
На (рис.7.10) приведены зависимости r0 ключа микросхемы коммутатора MAX312 от напряжения входного сигнала при однополярном питании. При уменьшении Uпит сопротивление полевого транзистора во включенном состоянии значительно увеличивается (особенно вблизи точки Uвх=Uпит/2). Это объясняется тем, что для полевого транзистора обогащенного типа пороговое напряжение составляет несколько вольт, и для достижения малых значений r0 требуется напряжение затвор-исток не меньше, чем 5...10 В. Как видно из рис.7.10, сопротивление открытого ключа при номинальном напряжении питания, близко к 10 Ом, а при Uпит=2,7В достигает 700 Ом.
Имеются различные приемы, которые разработчики ИМС аналоговых коммутаторов применяют, чтобы сохранить значение ro малым и примерно постоянным во всем диапазоне изменения входных сигналов. Это нужно для уменьшения нелинейных искажений входного сигнала. Для этого схему управления ключом выполняют таким образом, чтобы напряжение n-подложки "следило" за напряжением входного сигнала. Применение транзисторов с малым напряжением отсечки и повышенной крутизной позволяет построить коммутаторы с весьма малым ro при низком питающем напряжении. Так, например, одноканальный ключ ADG701 при однополярном питании +5 В имеет сопротивление ro не более 2,5 Ом. На рис.7.10 приведены зависимости сопротивления открытого ключа низковольтной микросхемы МАХ391 от напряжения входного сигнала для различных питающих напряжений.
Применение КМОП-логики для управления транзисторами ключей дает еще один важный положительный эффект - в покое эти микросхемы практически не потребляют энергии.
Многоканальные коммутаторыили мультиплексорыпредставляют собой интегральные микросхемы, имеющие много входов для аналоговых сигналов и один выход, на который можно подать последовательно во времени любой из входных сигналов. Мультиплексоры состоят из набора ключей, устройства управления этими ключами и выходного согласующего каскада. Упрощенная схема мультиплексора приведена на рис.7.11. Такие мультиплексоры выпускаются в виде самостоятельных микросхем или входят в состав более крупных микросхем, называемых системами сбора данных. Кроме мультиплексоров в состав систем сбора данных входят устройства, обеспечивающие обработку поступающей информации. Практически все современные системы сбора данных ориентированы на совместную работу с микропроцессорами и содержат элементы интерфейса (т. е. сопряжения): устройства выборки и хранения сигна-
Рис.7.11. Упрощённая схема
мультиплексора
лов, дешифратор адреса, регистры и др. Если имеются группы различных датчиков сигналов, то в состав таких микросхем могут входить несколько мультиплексоров, объединенных в группы. Такие микросхемы предназначены для работы с источниками потенциальных сигналов, например, температурными датчиками, датчиками промышленных установок различных аналитических приборов.
Контрольные вопросы.
1. Устройство аналоговых ключей и коммутаторов сигналов.
2. Диодные ключи – схемное построение, работа, их особенности.
3. Ключи на биполярных транзисторах – схемное построение, работа.
4. Ключи на полевых транзисторах – схемное построение, работа, особенности и недостатки.
5. Многоканальные коммутаторы – назначение, функциональное построение, области применения.
Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 1186;