為便攜式產(chǎn)品選擇合適的模擬開關(guān)
在便攜式產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,一直以來(lái),模擬開關(guān)主要作為音頻信號(hào)切換器使用。后來(lái),隨著雙卡雙模手機(jī)的普及,模擬開關(guān)成了雙卡切換必備的選擇;最新的數(shù)字電視DVB,CMMB等在一定的條件下也需要使用模擬開關(guān)。那么選擇這些開關(guān)時(shí)需要注意哪些設(shè)計(jì)問(wèn)題呢？
低導(dǎo)通電阻往往是模擬開關(guān)在音頻切換時(shí)的主要選擇因素。值得注意的是,導(dǎo)通電阻是針對(duì)具體的VCC、VIN(電壓輸入)及給定負(fù)載電流而指定的。在晶體管級(jí),RON為器件長(zhǎng)度(L)、器件寬度(W)、電子與空穴遷移率、氧化層電容、門限電壓及信號(hào)電壓的函數(shù)。
RON會(huì)隨著供電電壓的增加而減小,圖1顯示了上海英聯(lián)的UM4684在不同電源電壓上所測(cè)得的RON。導(dǎo)通電阻平坦度(RFLAT)即表示RON隨著VIN在0V至VCC或V-至V+)間變化而變化的情況,是引起THD的主要因素。
隔離度是用來(lái)衡量開關(guān)導(dǎo)通通道與關(guān)閉通道之間“噪聲”的指標(biāo),在指定頻率上測(cè)量,是關(guān)閉通道輸入與輸出之間的耦合。串?dāng)_是模擬輸入通道與另一通道之間的交叉耦合,有兩種形式：鄰近通道與非鄰近通道。這兩種參數(shù)都以dB表示。在電路設(shè)計(jì)中,我們通常將串?dāng)_及隔離度指標(biāo)與帶寬一起考慮。某些模擬開關(guān)的輸入帶寬雖然高達(dá)數(shù)百兆赫,但是其帶寬指標(biāo)本身不是很有意義的。因?yàn)樵诟哳l情況下,關(guān)斷隔離和串?dāng)_指標(biāo)都明顯變壞。例如,在1MHz情況下,開關(guān)的關(guān)斷隔離典型值為70dB,串?dāng)_典型值為-85dB。由于這兩項(xiàng)指標(biāo)都按20dB/+倍頻下降,所以在100MHz時(shí),關(guān)斷隔離降為30dB,而串?dāng)_增加為-45dB。因此,僅僅考慮帶寬是不夠的,必須考慮在所要求的高頻工作條件下這兩項(xiàng)指標(biāo)下降是否能滿足應(yīng)用的要求。
圖2中可以看出采用該改善技術(shù)的英聯(lián)UM3157模擬開關(guān)產(chǎn)品與普通同系列模擬開關(guān)產(chǎn)品在ICCT上的顯著區(qū)別。
此外,英聯(lián)的低ICCT系列模擬開關(guān)具有更低的VIH電平值,可以使用較低的控制電平實(shí)現(xiàn)開關(guān)的高電平切換控制。產(chǎn)品的這種特性大大減少了系統(tǒng)工程師設(shè)計(jì)電路的復(fù)雜性,特別是在供電電源和控制信號(hào)電平不匹配的便攜產(chǎn)品應(yīng)用中可以免除使用電平轉(zhuǎn)換模塊,從而有效降低了成本。以模擬開關(guān)用來(lái)切換音頻信號(hào)為例,如圖3所示,可以使用ASIC傳輸過(guò)來(lái)的1.8V電壓直接來(lái)控制UM3157的控制管腳,而不必采用電平轉(zhuǎn)移器也能在實(shí)現(xiàn)開關(guān)切換的同時(shí)達(dá)到很小的漏電流。此外,由于低ICCT模擬開關(guān)不消耗很多功耗（大約1uA）,且開關(guān)的導(dǎo)通電阻隨工作電壓的增加而降低,設(shè)計(jì)人員可以使用較高的供電電壓來(lái)達(dá)到更低的導(dǎo)通電阻。對(duì)于典型的音頻開關(guān)或USB應(yīng)用,低的導(dǎo)通電阻是非常重要的。
作者：劉磊,溫禮誠(chéng),上海英聯(lián)電子科技有限公司
