在如今的電子設備中，信息和數據的處理完全在數字領域內進行。然而，在涉及到與現實世界的連接時，模擬信號仍然發揮著至關重要的作用。在當今的“智能”世界中，我們要用到眾多傳感器來測量各種數據點，因此許多設備需要從一大堆不同的輸入中進行選擇。但是，要弄清楚應該選擇哪種模擬開關，以及哪些是重要參數，日益成為設計人員面臨的一大挑戰。

為滿足我們的信息需求，我們需要快速而準確地獲得數據。隨著傳感器技術的進步，尤其是傳感器的微型化發展，讓我們能夠更方便獲得簡單而經濟高效的傳感技術。事實上，作為許多控制單元中一個有用的增強功能，環境屬性（如溫度、濕度、亮度等）檢測功能日益成為許多消費類應用中的一項常見功能。在復雜的電子系統中，這導致需要處理的模擬信號數量激增。

無論是在什么情況下檢測或測量物理特性，得到的主要電子信號在規定的范圍內均具有連續的電壓電平。然后，需要將這個信號轉換為可由系統處理的數字信號。在大多數應用中，模數(AD)轉換采用中等頻率下的信號來完成。模擬開關可用于擴展通道數量并在通道之間進行切換，使轉換器能夠在給定時間片段內處理其中的一個通道。因此，對于高性能系統，需要考慮模數轉換器和模擬開關的各種參數。

基本原理

在大部分數據轉換應用中，分辨率和精度都是非常重要的參數。分辨率由位數決定，所以10位會產生2^10（即1024）個不同的數字電平。精度是指由誤差源造成的采樣電平偏差，其中誤差源包括信號路徑中的壓降、導致信號電壓電平發生變化的旁道干擾效應。因此，要實現精確的模數轉換，良好的信號完整性至關重要。

模數轉換原理

當然，這項要求并不是僅適用于轉換器，也包括轉換器前面的任何開關。如果開關的電阻足夠小，便能夠滿足信號完整性要求，從而實現較高精度。然而，開關還必須具有低電容，以便使開關瞬態保持在可控范圍內。不幸的是，實現低電阻特性往往會增加電容。所以，做好平衡是關鍵。

開關要求

開關的容許通道電阻可以根據模數轉換器的精度要求和內部電阻來得出。下圖顯示了典型的模數轉換器和8:1多路復用器。在計算模擬開關的容許導通電阻(Ron)時，我們可以考慮以下應用情景：模數轉換器的最低內部電阻為20 kΩ。如果每個通道的給定最大輸入電壓為3.3 V，則開關通道中的壓降為：

VSW = (Vin / (Rsw + RAD)) * RSW = (3.3 V / (120 ? + 20000 ?)) * 120 ? = 19.68 mV

該壓降意味著轉換存在一個恒定的偏移。它可以與常見的10位分辨率聯系起來：3.3 V / 2^10 = 3.22 mV，這與19.68 mV的最低有效位(LSB) 6大致對應。壓降常數因子可通過系統中的軟件加以校正，或者根據精度要求，處于可接受范圍內。因此，開關內部電阻要求是常量，而不是極低值。

模擬復用器和模數轉換器

通道注流保護

信號干擾的另一個重要方面和來源是通道切換行為。如果電容過高，通道電容可能會感應生成瞬態電壓。要在設計中保持較低電容往往會造成通道電阻增加。

在“正常”條件或行為下，當8:1多路復用器的8個通道只有1個被選中時，所有其他通道均會持續保持低功率并具有一定的電壓電平。不過，這些通道已關斷，不會有電流（除了低泄漏電流）流入開關。

在某些情況下，未選中通道的輸入電壓可能會升高，甚至超過開關的VCC電平，但這種情況可能只會出現很短的時間。在標準設計結構中，這種超高的輸入電壓也會影響輸出電壓，因為它會通過VCC拉高輸出電平。這進而會篡改所選通道的電壓，從而影響模數轉換結果。緩解這一影響的機制就是注流控制功能，Nexperia的4851系列8通道模擬復用器/解復用器中就集成了這一功能。這可以確保高低值之間存在明顯區別。

審核編輯：郭婷