源極和漏極之間的關(guān)斷電容，CDS（關(guān)閉），是衡量關(guān)斷開關(guān)阻止源極信號耦合到漏極的能力的指標(biāo)。它是固態(tài)繼電器（也稱為 PhotoMOS、OptoMOS、光繼電器或 MOSFET 繼電器）中的常見規(guī)格，通常稱為輸出電容 C??外，在固態(tài)繼電器數(shù)據(jù)手冊中。CMOS開關(guān)通常不包括此規(guī)格，但關(guān)斷隔離規(guī)格是表征同一現(xiàn)象的不同方法，即呈現(xiàn)給耦合到漏極的關(guān)斷開關(guān)源的信號量。本文將討論如何推導(dǎo) C外從關(guān)斷隔離以及如何使用它更有效地比較固態(tài)繼電器和CMOS開關(guān)的性能。這一點很重要，因為CMOS開關(guān)適用于許多使用固態(tài)繼電器的應(yīng)用，例如開關(guān)直流和高速交流信號。

如何推導(dǎo) CDS（關(guān)閉）從關(guān)閉隔離

圖1顯示了ADG5412的關(guān)斷隔離與頻率的典型性能曲線。該圖顯示，隨著信號源上信號頻率的增加，關(guān)斷隔離度降低。

圖1.ADG5412關(guān)斷隔離與頻率的關(guān)系，±15 V雙電源。

這意味著隨著信號頻率的增加，源頭上存在的更多信號將出現(xiàn)在關(guān)斷開關(guān)的漏極上。當(dāng)您研究關(guān)斷條件下開關(guān)的等效電路時，這并不奇怪，如圖2中的測試電路所示。當(dāng)開關(guān)斷開時，源極和漏極之間存在寄生電容，如CDS（關(guān)閉）在圖中。該寄生電容使高頻信號能夠通過，而表征這一點是關(guān)斷隔離圖的目的。

圖2.關(guān)斷隔離測量測試電路。

關(guān)閉隔離通過取 V 計算S和 V外從圖2測試電路中插入以下公式：

將關(guān)斷隔離圖的結(jié)果與開路開關(guān)的等效電路相結(jié)合，CDS（關(guān)閉）可以在CMOS開關(guān)中計算。首先，如果我們考慮關(guān)斷通道和負(fù)載，我們可以將電路等效于高通濾波器，如圖3所示。

圖3.CDS（關(guān)閉）和 RL高通濾波器。

所示電路的傳遞函數(shù)可以通過以下方式推導(dǎo)出：

接下來是考慮源電壓，VS，其阻抗如圖2所示。源阻抗，RS，為 50 Ω，這與負(fù)載阻抗 R 匹配L，50 Ω。如果我們假設(shè)理想情況，其中 CDS（關(guān)閉）是短路，則VS是雙V在因為阻抗相等。這意味著當(dāng)相對于 V 計算傳遞函數(shù)時S，整體傳遞函數(shù)加倍。

因此，整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：

然后可以將該傳遞函數(shù)代入關(guān)閉隔離方程，得到：

然后可以重新排列此等式以使其 CDS（關(guān)閉）主題：

這意味著如果我們知道RL、輸入信號的頻率 f 和以 dB 為單位的關(guān)斷隔離規(guī)格值 CDS（關(guān)閉）可以計算。這些值可在ADI公司產(chǎn)品組合中開關(guān)或多路復(fù)用器產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊中找到。以下示例將概述如何完成此操作。

計算示例 CDS（關(guān)閉）

本例將使用SPI控制的四通道SPST開關(guān)ADGS1612。ADGS1612的關(guān)斷隔離規(guī)格為?65 dB，可從數(shù)據(jù)手冊表1中讀取。從關(guān)斷隔離規(guī)范的測試條件部分，RL表示為 50 Ω，信號頻率 f 表示為 100 kHz。通過將這些值放入 C 中DS（關(guān)閉）公式，可以計算電容值。

注意，用于開關(guān)和多路復(fù)用器關(guān)斷隔離的測量電路可能在開關(guān)通道的源極引腳之前包含額外的50 Ω端接，如圖4所示。該 CDS（關(guān)閉）方程仍可與以這種方式測量的關(guān)斷隔離規(guī)格一起使用。但是，在源極引腳使用50 Ω端接后，必須在數(shù)據(jù)手冊的關(guān)斷隔離規(guī)格中增加6 dB，然后再將其用于C。DS（關(guān)閉）方程。這是為了補償源端50 Ω端接將電壓降低一半（相當(dāng)于?6 dB）的事實。

圖4.關(guān)斷隔離測試電路，在源上具有50 Ω端接。

CMOS 開關(guān)與固態(tài)繼電器

表 1 顯示了 CDS（關(guān)閉）ADI公司產(chǎn)品組合中一系列開關(guān)產(chǎn)品的值。ADG54xx和ADG52xx系列可以處理擺幅高達(dá)44 V的信號電壓，而ADG14xx和ADG12xx系列可以傳遞擺幅高達(dá)33 V的信號電壓。 該信號范圍為 30 V 和 40 V 固態(tài)繼電器。表上的最后一列還顯示了 C 如何DS（關(guān)閉）可與開關(guān)導(dǎo)通電阻配合使用，計算R值上， CDS（關(guān)閉）產(chǎn)品，用作固態(tài)繼電器的優(yōu)異順序。R型上， CDS（關(guān)閉）乘積表示開關(guān)在打開時對信號的衰減程度，并結(jié)合開關(guān)在開關(guān)關(guān)閉時阻擋高速信號的能力。下表顯示，ADG1412的R上， C關(guān)閉產(chǎn)品小于5，與市場上的固態(tài)繼電器相比極具競爭力。

與固態(tài)繼電器相比，CMOS開關(guān)也有許多優(yōu)點。其中包括：

更易于驅(qū)動開關(guān)邏輯

大多數(shù)ADI公司的CMOS開關(guān)的典型數(shù)字輸入電流為1 nA，而固態(tài)繼電器中二極管的推薦正向電流為5 mA。這意味著CMOS開關(guān)可以直接由微控制器上的GPIO輕松控制。

更快的開關(guān)速度

ADG1412的典型導(dǎo)通時間為100 ns，而固態(tài)繼電器的典型導(dǎo)通時間為數(shù)百毫秒。

每個封裝的更多開關(guān)

例如，ADGS1414D具有8個開關(guān)通道，導(dǎo)通電阻為1.5 Ω，導(dǎo)通電阻為5 pF CDS（關(guān)閉）采用 5 mm × 4 mm 封裝。即每 2.5 毫米一個開關(guān)2的包裝區(qū)域。

結(jié)論

開關(guān)在關(guān)閉狀態(tài)下阻斷信號的能力是關(guān)鍵。在固態(tài)繼電器中，C關(guān)閉規(guī)格是開關(guān)兩端電容的量度，它允許信號從閉合開關(guān)的輸入耦合到輸出。在CMOS開關(guān)中，不直接測量該電容;但是，該電容的影響是通過關(guān)斷隔離規(guī)格來測量的。以dB為單位的關(guān)斷隔離值、輸入信號的頻率和負(fù)載電阻可用于確定CDS（關(guān)閉）通過推導(dǎo)開路開關(guān)的傳遞函數(shù)。該 CDS（關(guān)閉）在比較CMOS開關(guān)和C時很重要外固態(tài)繼電器的規(guī)格。此外，CDS（關(guān)閉）也可用于計算R上， CDS（關(guān)閉）乘積，這是一個優(yōu)點順序，用于顯示開關(guān)的整體關(guān)斷隔離和信號丟失性能。這允許在為應(yīng)用選擇開關(guān)時直接競爭CMOS開關(guān)和固態(tài)繼電器。與固態(tài)繼電器相比，CMOS開關(guān)還具有許多優(yōu)點，即更易于驅(qū)動開關(guān)邏輯，更快的開關(guān)速度，以及能夠在封裝中安裝更多開關(guān)。

是呢環(huán)保局：郭婷