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模拟开关电路

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  模拟开关电路是指能使模拟信号通过或阻断的电路。在通信、雷达、计算机、自动控制、测量仪器等电子设备中,都需要用这种电路来转换模拟信号或数字信号。

  如图1。图中,A、B为连接模拟信号的开关端点;C为连接控制信号uC的控制端点。当外加uC使开关S接通时,模拟信号可通过S从A端传送到B端,或作反方向传送;而当uC使S断开时,模拟信号即被阻断。开关性能的优劣直接影响模拟信号的传输质量。一个理想的模拟开关在接通时电阻应为零,使通过它的模拟信号不产生任何损失;在断开时电阻应为无穷大,以期完全阻止模拟信号通过,不产生任何泄漏。开关的启闭动作应在瞬间完成,并具有任意需要的转换速度。这种特性应与模拟信号的幅度、频率、传送方向以及环境温度无关,足以保证在各种环境下转换各类模拟信号。实际的模拟开关应尽量在性能上接近理想开关的特性。

  元件。当控制电压us具有可使二极管D导通的正值时,通过D的电流i在电阻RL两端产生电压u,这相当于开关接通。当us为负值时二极管D截止,i和u均为零,相当于开关断开。图3是一个实用的二极管模拟开关电路。当控制电压uC为某一正值时,二极管D1、D2导通,D3、D4截止,相当于开关接通;模拟信号从A端传送到B端,或者反方向传送。但由于D1、D2导通时电阻不为零,信号通过时会产生电压损失。当uC为负值时,D1、D2截止,D3、D4导通,相当于开关断开,模拟信号不能通过开关。但 D1、D2截止时电阻不是无穷大,因而会产生信号电流泄漏。

  当栅极电压uG为高电位时T导通, 通过T的电流iD在电阻RD两端产生压降uD,相当于开关接通。当uG为低电位时T 截止,iD及uD均为零,相当于开关断开。图5是由 4个场效应晶体管集成的模拟开关电路,可用来传送4路模拟信号。图中,G1~G4为控制端,D1~D4和S1~S4为开关端,把各管的源极S1~S4连在一起便可用作多路转换开关,称为共源组合;把各管的栅极G1~G4连在一起可用作多路传输开关,称为共栅组合。 场效应晶体管具有功耗低、漏电流小和双向对称性好等优点,因而场效应管集成的模拟开关得到广泛应用。

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