常用CMOS模拟开关功能和原理
CMOS模拟开关的选择与典型应用
CMOS模拟开关的选择与典型应用CMOS模拟开关的选择与典型应用一、模拟开关简介早期的模拟开关大多工作于±20V 的电源电压，导通电阻为几百欧姆，主要用于模拟信号与数字控制的接口，近几年，集成模拟开关的性能有了很大的提高，它们可工作在非常低的电源电压，具有较低的导通电阻、微型封装尺寸和极佳的开关特性。
被广泛用于测试设备、通讯产品、PBX/PABX 设备以及多媒体系统等。
一些具有低导通电阻和低工作电压的模拟开关成为机械式继电器的理想替代品。
模拟开关的使用方法比较简单，但在具体应用中应根据实际用途做合理的选择。
本文主要介绍模拟开关的基本特性和几种特殊模拟开关的典型应用。
二、正确选择CMOS开关1、导通电阻：传统模拟开关的结构如图1 所示，它由N 沟道MOSFET 与P 沟道MOSFET 并联构成，可使信号双向传输，如果将不同VIN值所对应的P 沟道MOSFET 与N 沟道MOSFET 的导通电阻并联，可得到图2 并联结构下导通电阻（RON）随输入电压（VIN）的变化关系，如果不考虑温度、电源电压的影响，RON 随VIN 呈线性关系，将导致插入损耗的变化，使模拟开关产生总谐波失真（THD），这是设计人员所不希望的，如何将RON随VIN的变化量降至最小也是设计新一代模拟开关所面临的一个关键问题三、几种特殊的模拟开关：1、高频T型开关T 型开关适用于视频及其它频率高于10MHz的应用，如图4 所示，它由两个模拟开关（S1、S3）串联组成，另一开关S2 接在地和S1、S3的交点之间，这种结构的开关其关断隔离高于单个开关，由于寄生电容与每个串联开关并联，断开状态的T 型开关其容性串扰随频率的提高而增大。
因此，影响开关高频特性的关键在于开关的断开状态而不是接通状态。
当T 型开关导通时，S1 和S3 闭合，S2 断开；当开关断开时，S1、S2 断开，S3 闭合，此时，那些要通过串联MOSFET 的寄生电容耦合到输出端的输入信号被S3 旁路，断开状态下的10MHz 视频T 型开关（MAX4545）的关断隔离达-80dB，而标准模拟开关（MAX312）的关断隔离度只有-36dB。
cmos开关应用
cmos开关应用CMOS开关是一种常见的电子元器件，广泛应用于各种电路和系统中。
它具有低功耗、高速度、可靠性强等优点，因此被广泛应用于数字集成电路、无线通信、计算机硬件等领域。
CMOS开关的工作原理是基于场效应管的开关特性。
它由一对互补的MOS场效应管组成，其中一个是P型MOS管，另一个是N型MOS管。
当输入信号为高电平时，N型MOS管导通，P型MOS 管截止；当输入信号为低电平时，N型MOS管截止，P型MOS管导通。
通过控制输入电平的高低，可以实现对CMOS开关的开关控制。
CMOS开关具有很多应用场景。
首先，在数字集成电路中，CMOS 开关可以用于实现逻辑门、触发器等基本逻辑功能。
CMOS技术的发展使得数字集成电路的集成度越来越高，功耗越来越低，性能越来越好。
其次，在无线通信系统中，CMOS开关可以用于射频开关、功率放大器等关键部件。
CMOS开关具有高频带宽、低插入损耗、高隔离度等特点，能够满足无线通信系统对高速数据传输和信号处理的需求。
此外，在计算机硬件中，CMOS开关可以用于内存、存储器、时钟控制等关键部件。
CMOS开关的低功耗特性使得计算机硬件能够更好地满足能耗和性能的平衡。
CMOS开关的应用还涉及到模拟电路、传感器、光电器件等领域。
在模拟电路中，CMOS开关可以用于模拟开关、模拟运算等功能。
CMOS开关的高速度、低功耗、低噪声等特点使得模拟电路的性能得到提升。
在传感器领域，CMOS开关可以用于信号采集、信号处理等关键环节。
CMOS开关的高灵敏度、低功耗使得传感器具有高精度、低功耗的特点。
在光电器件领域，CMOS开关可以用于光电开关、光电传感器等应用。
CMOS开关的高速度、高隔离度、低功耗使得光电器件的性能得到提升。
CMOS开关作为一种重要的电子元器件，广泛应用于各种电路和系统中。
它的低功耗、高速度、可靠性强等优点使得它成为数字集成电路、无线通信、计算机硬件等领域的重要组成部分。
随着科技的不断进步，CMOS开关的应用将会越来越广泛，性能将会越来越优越。
常用模拟开关芯片型号与功能和应用介绍
常用模拟开关芯片型号与功能和应用介绍
1.CD4066:
CD4066是一种四路双开关模拟集成电路。
它可以用作高速CMOS开关、模拟信号开关和数字信号开关。
CD4066具有低电平阈值和高通串脉冲响
应等特性，可以通过外部电压来控制其开关状态。
其应用包括模拟开关、
数据路由、模拟选择器和模拟交换等。
2.MAX4617:
MAX4617是一种低电阻四路双开关。
它具有低电阻和低电平失真的特点，可用于模拟交换、模拟多路复用和模拟电流控制等应用。
MAX4617还
具有高速开关时间和广泛的供电电压范围，适用于多种电路设计。
3.ADG601:
ADG601是一种单路、高精度CMOS模拟开关芯片。
它具有低电位失真、低电流和低电压操作的特点，适用于音频信号开关、电量计选择、过程控
制和自动测试设备等应用。
ADG601还具有低串扰和低抖动等特性，可以
提供高品质的信号传输。
这些模拟开关芯片的功能和应用广泛，可以满足不同领域的需求。
它
们在信号传输、数据交换、功率控制和信号处理等方面发挥着重要作用。
无论是工业自动化、通信设备、消费电子产品还是医疗设备，这些模拟开
关芯片都能够提供可靠和精确的信号控制。
因此，选取适合的模拟开关芯
片对于电路设计和系统性能至关重要。
常用CMOS模拟开关功能和原理
常用CMOS模拟开关功能和原理CMOS模拟开关是一种常用的电子器件，用于开关模拟信号。
它在电子电路中广泛应用，能够实现信号的开关、选择、分配和调制等功能。
CMOS模拟开关的原理是基于CMOS（互补金属氧化物半导体）技术。
CMOS技术是一种特殊的半导体制造工艺，它由P型和N型MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）组成。
P型MOSFET的特点是在负电压下导电，而N型MOSFET在正电压下导电。
CMOS模拟开关的工作原理是利用P型和N型MOSFET的互补特点，以及它们的互补工作状态来实现模拟信号的开关。
在CMOS模拟开关中，一个P型MOSFET和一个N型MOSFET相连，形成一个互补对。
通过控制栅极电压来控制MOSFET的导通与截止，从而实现信号的开关。
CMOS模拟开关具有以下功能：1.信号开关：CMOS模拟开关可以实现信号的开关功能，当控制信号为高电平时，开关导通，信号可以通过；当控制信号为低电平时，开关截止，信号被阻断。
2.信号调制：CMOS模拟开关可以实现信号的调制功能，通过改变控制信号的频率和幅度，可以实现模拟信号的变化。
3.信号选择：CMOS模拟开关可以实现信号的选择功能，可以根据控制信号选择不同的输入信号传递到输出端，实现多路选择功能。
4.信号分配：CMOS模拟开关可以实现信号的分配功能，可以将输入信号分配到多个输出端。
CMOS模拟开关的优点是功耗低、噪声小、响应速度快、尺寸小、可靠性高。
这些优点使得它在各种应用场合都有广泛的应用。
例如，CMOS 模拟开关常用于音频、视频信号的开关和选择，射频信号的开关和调制，以及模拟信号的处理等领域。
总结起来，CMOS模拟开关通过利用P型和N型MOSFET的互补特性，以及它们的互补工作状态来实现信号的开关、选择、分配和调制等功能。
它具有功耗低、噪声小、响应速度快、尺寸小、可靠性高等优点，在电子电路中有着广泛的应用。
cmos开关原理
cmos开关原理
CMOS开关原理是基于电子元件的工作原理，通过控制电压来控制开关的通断状态。
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）指的是互补金属氧化物半导体。
CMOS开关由一个pMOS（p型金属氧化物半导体）和一个nMOS（n型金属氧化物半导体）两个晶体管组成。
在CMOS 开关中，pMOS和nMOS是串联连接的，pMOS的源极与nMOS的漏极相连，而nMOS的源极与pMOS的漏极相连。
CMOS开关的工作原理是基于晶体管的导通与截止特性。
当pMOS的栅极电压为低电平（0V），而nMOS的栅极电压为高电平（VDD），此时pMOS导通，nMOS截止。
反之，当pMOS的栅极电压为高电平（VDD），而nMOS的栅极电压为低电平（0V），此时pMOS截止，nMOS导通。
由于pMOS和nMOS互为互补，所以当CMOS开关的输入信号为低电平时，即使存在微小的漏电流，也会带来非常小的功耗。
而当输入信号为高电平时，CMOS开关的导通能力非常强。
CMOS开关广泛应用于数字电路中，如逻辑门、存储器、微控制器等。
其优点包括低功耗、高噪声抑制能力、较高的集成度和稳定性等。
总之，CMOS开关利用pMOS和nMOS的导通与截止特性，
通过控制栅极电压来实现通断状态的切换，具有低功耗和高噪声抑制能力，适用于各种数字电路应用。
CMOS模拟开关
CMOS模拟开关正确选择CMOS模拟开关摘要：本⽂概述了模拟开关的基本结构、⼯作原理和应⽤范围；定义了导通电阻、平坦度和电荷注⼊等与性能密切相关的指标；并对ESD保护、故障保护和加载-感应功能等针对特定应⽤的特性进⾏了介绍。
引⾔集成模拟开关在25年前⾸次问世以来，常常⽤作模拟信号与数字控制器的接⼝。
本⽂将介绍模拟开关的理论基础及其常见的应⽤，另外还将讨论校准型多路复⽤器(cal-mux)、故障保护型模拟开关、加载-感应开关等模拟开关的特殊性能。
近⼏年，集成模拟开关的开关性能有了很⼤的提⾼，它们可⼯作在⾮常低的电源电压，具有很⼩的封装尺⼨。
⽆论是性能指标还是特殊功能都可提供多种选择，有经验的设计⼈员可以根据具体的应⽤挑选到理想的开关产品。
标准的模拟开关CMOS模拟开关易于使⽤，这⼀点已为⼤多数设计者所公认。
但是，需要提醒⼤家的是：千万不要轻视模拟开关在某些⼯程问题中所发挥的作⽤。
现在，许多半导体⼚商仍在⽣产⼀些早期的模拟开关，如：CD4066、MAX4066等，其基本结构如图1所⽰。
Maxim还提供MAX4610等与⼯业标准器件引脚兼容、但性能更优的产品。
图1. 采⽤并联n沟道和p沟道MOSFET的典型模拟开关的内部结构将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联，可使信号在两个⽅向上同等顺畅地通过。
n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输⼊与输出电压⽐决定。
由于开关对电流流向不存在选择问题，因⽽也没有严格的输⼊端与输出端之分。
两个MOSFET 在内部反相与同相放⼤器控制下导通或断开。
这些放⼤器根据控制信号是CMOS或是TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双，对数字输⼊信号进⾏所需的电平转换。
低电阻开关求出V IN在各种电平下的p沟道与n沟道MOSFET导通电阻(R ON)的并联值(积除以和)，可以得到这种并联结构的复合导通电阻特性(图2)。
这个R ON随V IN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输⼊电压对R ON影响的情况下为直线。
常用CMOS模拟开关功能和原理
常用CMOS模拟开关功能和原理（4066，4051-53）开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。
最常见的可控开关是继电器,当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时,继电器就吸合或释放,其触点接通或断开电路。
CMOS模拟开关是一种可控开关,它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合,只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。
一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理1.四双向模拟开关CD4066CD4066的引脚功能如图1所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子,其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时,开关导通;当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时,导通电阻为几十欧姆;模拟开关截止时,呈现很高的阻抗,可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号,可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小,典型值为－50dB。
2.单八路模拟开关CD4051CD4051引脚功能见图2。
CD4051相当于一个单刀八掷开关,开关接通哪一通道,由输入的3位地址码ABC来决定。
其真值表见表1。
“INH”是禁止端,当“INH”=1时,各通道均不接通。
此外,CD4051还设有另外一个电源端VEE,以作为电平位移时使用,从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关,并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。
例如,若模拟开关的供电电源VDD=＋5V,VSS=0V,当VEE=－5V时,只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号,就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。
表13.双四路模拟开关CD4052CD4052的引脚功能见图3。
CD4052相当于一个双刀四掷开关,具体接通哪一通道,由输入地址码AB来决定。
其真值表见表2。
表24.三组二路模拟开关CD4053CD4053的引脚功能见图4。
CD4053内部含有3组单刀双掷开关,3组开关具体接通哪一通道,由输入地址码ABC来决定。
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注意：
AD7501，AD7502，AD7503 芯片都是单向多到
一的多路开关，即信号只允许从多个 (8个) 输入端向
一个输出端传送。
单八路模拟开关CD4051
• CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通 道，由输入的3位地址码ABC来决定。
当选通Ｅ为 1 时，而输入端Ａ为０时，则 S2 端为 1 ， S1端为０，这时ＶＴ1截止，VT2导通，输出端Ｂ为０， Ａ＝Ｂ，也相当于输入端和输出端接通。 当选通端Ｅ为０时，这时ＶＴ1和ＶＴ2均为截止状 态，电路输出呈高阻状态。 从上面的分析可以看出，只有当选通端Ｅ为高电 平时，模拟开关才会被接通，此时可从Ａ向Ｂ传送信 息；当输入端Ａ为低电平时，模拟开关关闭，停止传 送信息。
AD 7501
14 13 12 11 10 9
... ...
S1 S8
图3.7 AD7501（AD7503）芯片结构及引脚功能
片上所有逻辑输入与TTL／DTL及CMOS 电路兼容。
表3.1 AD7501真值表
A2
0 0 0 0 1 1 1 1 ×
A1
0 0 1 1 0 0 1 1 ×
A0
0 1 0 1 0 1 0 1 ×
二、常用的CMOS模拟开关集成电路
在模拟开关的集成过程中，晶体三极管和场效应 晶体管均可用来做模拟开关的有源器件，实际上，由 于场效应晶体管特性的对称性不存在残余电压等优点， 所以在模拟开关中用的最多的还是场效应晶体管。 • 开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的 可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电 平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断 开电路。 • CMOS模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可 以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其 工作电压、电流较小的模拟或数字信号。
cmos双向模拟开关a b的关系
cmos双向模拟开关a b的关系CMOS双向模拟开关a b的关系CMOS双向模拟开关是一种常用的电子元件，可以用于控制模拟信号的传输和切换。
它的作用类似于普通的开关，但具有更强大的功能和更低的功耗。
在实际应用中，CMOS双向模拟开关通常由两个互补的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）组成，分别用于控制信号的传输和切换。
CMOS双向模拟开关的主要特点是具有双向传输能力。
它可以将输入信号传输到输出端，同时也可以将输出信号传输到输入端。
这种双向传输的能力使得CMOS双向模拟开关在许多应用场合中发挥了重要作用。
在实际应用中，CMOS双向模拟开关常常用于模拟信号的切换和选择。
通过控制a和b两个输入端的电压，可以实现对不同模拟信号的选择和切换。
当a和b都为低电平时，开关处于关闭状态，输入信号无法传输到输出端；当a为高电平、b为低电平时，开关打开，输入信号可以传输到输出端；当a为低电平、b为高电平时，开关也打开，但此时输入信号可以从输出端传输到输入端；当a和b都为高电平时，开关处于关闭状态，输入信号也无法传输到输出端。
CMOS双向模拟开关的使用极为灵活。
它可以被广泛应用于各种电路中，如模拟信号选择开关、模拟电路切换、模拟信号放大和滤波等。
在模拟信号选择开关中，CMOS双向模拟开关可以根据控制信号的不同，将不同的输入信号选择传输到输出端，实现信号的切换和选择功能。
在模拟电路切换中，CMOS双向模拟开关可以将不同的电路连接到同一个输入端或输出端，实现电路的切换和连接功能。
在模拟信号放大和滤波中，CMOS双向模拟开关可以通过控制输入信号的传输和切换，实现对信号的放大和滤波处理。
CMOS双向模拟开关具有许多优点。
首先，它具有很低的功耗，可以在低电压下工作，从而节省能源。
其次，它具有很高的带宽和很低的失真，可以保持信号的高质量传输。
此外，CMOS双向模拟开关还具有良好的线性度和很低的开关电压，可以保证信号的准确传输和切换。
模拟开关电路介绍
模拟开关是一种三稳态电路，它可以根据选通端的电平，决定输人端与输出端的状态。
当选通端处在选通状态时，输出端的状态取决于输人端的状态；当选通端处于截止状态时，则不管输人端电平如何，输出端都呈高阻状态。
模拟开关在电子设备中主要起接通信号或断开信号的作用。
由于模拟开关具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点，因而，在自动控制系统和计算机中得到了广泛应用。
一、模拟开关的电路组成及工作原理模拟开关电路由两个或非门、两个场效应管及一个非门组成，如图一所示。
模拟开关的真值表见表一。
表一模拟开关的工作原理如下：当选通端Ｅ和输人端Ａ同为1时，则S2端为０，Ｓ1端为１，这时ＶＴ1导通，ＶＴ2截止，输出端Ｂ输出为１，Ａ=Ｂ，相当于输入端和输出端接通。
当选通Ｅ为0时，而输人端Ａ为０时，则S2端为1，S1端为０，这时ＶＴ1截止，VT2导通，输出端Ｂ为０，Ａ＝Ｂ，也相当于输人端和输出端接通。
当选通端Ｅ为０时，这时ＶＴ1和ＶＴ2均为截止状态，电路输出呈高阻状态。
从上面的分析可以看出，只有当选通端Ｅ为高电平时，模拟开关才会被接通，此时可从Ａ向Ｂ传送信息；当输人端Ａ为低电平时，模拟开关关闭，停止传送信息。
二、常用的ＣＭＯＳ模拟开关集成电路根据电路的特性和集成度的不同，ＭＯＳ模拟开关集成电路可分为很多种类。
现将常用的模拟开关集成电路的型号、名称及特性列入表二中。
表二常用的模拟开关三、CD4066模拟开关集成电路的应用举例CD4066是一种双向模拟开关，在集成电路内有４个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。
每个开关有一个输人端和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（又称控制端），当选通端为高电平时，开关导通；当选通端为低电平时，开关截止。
使用时选通端是不允许悬空的。
下面介绍CD4066模拟开关的两个应用实例。
1．采样信号保持电路采样信号保持电路如图二所示。
图二采样信号保持电路模拟信号Ｕi从运算放大器的同相输人端输人。
模模拟开关功能和原理
模模拟开关功能和原理开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。
最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。
CMOS模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。
模拟开关的模拟特性许多工程师第一次使用模拟开关，往往会把模拟开关完全等同于机械开关。
其实模拟开关虽然具备开关性，但和机械开关有所不同，它本身还具有半导体特性：电阻(Ron输入信号(VIN)变化而变化图1a展示了一个模拟开关的简化示意图，其中可以观察到其常开常闭通道实际上是由两个对偶的N沟道和P沟道MOSFET构成的。
这种设计允许信号在两个方向上传输。
如果将不同VIN值对应的P沟道和N沟道MOSFET的导通电阻并联，可以得到图1b中所示的并联结构随输入电压(VIN)的变化关系。
如果忽略温度和电源电压的影响，Ron将与VIN呈线性关系，这将导致插入损耗的变化，从而引发总谐波失真。
此外，Ron还受到电源电压的影响，通常随着电源电压的升高而减小。
图1：a.模拟开关原理图；b.模拟开关导通电阻与输入电压关系2.模拟开关输入有严格的输入信号范围由于模拟开关是半导体器件，当输入信号过低(低于零电势)或者过高(高于电源电压)时，MOSFET处于反向偏置状态。
当电压达到某一特定值（超出限值0.3V）时，开关将无法正常工作，甚至可能损坏。
因此，在应用模拟开关时，必须确保输入信号不会超出规定的范围。
3.注入电荷应用机械开关我们当然希望R on越低越好，因为低阻可以降低信号的损耗。
然而对于模拟开关而言，低R on并非适用于所有的应用，较低的R on需要占据较大的芯片面积，从而产生较大的输入电容，在每个开关周期其充电和放电过程会消耗更多的电流。
时间常数t=RC，充电时间取决于负载电阻(R)和电容(C)，一般持续几十纳秒。
高二物理竞赛：CMOS传输门(双向模拟开关)++课件
EN 0 时
01
A2 EN 1 时
10
EN
G1
1
L A21
EN
G2
高使阻能
1
EN
使高能阻
1
分析下图所示逻辑门电路，根据输入波形对应画出输出波形
C = 0 L1= A L2 = B
C = 1 L1= B L2 = A
A
1
EN
1
C
EN
B
1
EN
1
EN
L1
A
B
L2
C
L1
L2
(2) 用于信号双向传输 D0
+5V – 5V
TN
GSN=5V (－5V~+3V)=(10~2)V
GSN>VTN, TN导通
vO /vI
b、I=3V~5V
GSP= 5V (－3V~+5V)=2V ~ 10V
C
+5V
C 1、C 0 : vO vI
GSP > |VT|, TP导通
C、I=3V~3V
-5V -3V
TP导通
+3V
(1) 功耗极低。 LSI：几个 μW ， MSI：100 μW (2) 电源电压范围宽。 CC4000 系列：VDD = 3 ~ 18 V (3) 抗干扰能力强。 输入端噪声容限 = 0.3VDD ~ 0.45VDD
(4) 逻辑摆幅大。 VOL 0V , VOH VDD
(5) 输入阻抗极高。 ≥ 108 Ω
(6) 扇出能力强。 CC4000系列：≥ 50个
(7) 集成度很高，温度稳定性好。 (8) 抗辐射能力强。
四、CMOS 电路使用中应注意的几个问题
CMOS模拟开关及其应用
CMOS模拟开关及其应用无线电86.12 彭定武CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路具有微功耗、使用电源电压范围宽和抗干扰能力强等特点。
其发展日新月异，应用范围十分广泛。
本文介绍的CMOS模拟开关集成电路，在音频和视频范围可以使增益控制数字化，和微处理器配合使用可以简化自动控制电路的设计。
下面就MOS场效应管及CMOS模拟开关作一介绍。
MOS场效应管的工作原理金属氧化物半导体场效应三极管是通过光刻或扩散的方法，在P型基片（衬底）上制作两个N型区，在N型区上通过铝层引出两个电极，即源极（S）和漏极（D）。
漏源两个扩散区之间的硅表面上生成一层绝缘的氧化膜（二氧化硅），在氧化膜上也制作一个铝电极，即为栅极（G），两个扩散区和P型衬底分别构成PN结。
如果把源极和衬底相连接，并在栅源极间加正电压UGS,就会在衬底表面形成一个导电的反型层，它把漏源两个N扩散区连接起来，成为可以导电的沟道，见图1（a）。
若在漏源之间也加正电压U DS，则源极与漏极之间将有漏电流I D流通，且I D随U DS的增加而增大。
我们把开始有漏电流产生时的电压叫做开启电压U T，把在P型衬底上形成的导电反型层的场效应管叫做N沟道增强型MOS场效应管。
其符号见图1（b）。
MOS场效应管的漏极特性曲线及漏极电流I D随栅极电压U GS变化的特性曲线如图2所示。
由以上分析，我们可以把MOS管的漏极D和源极S当作一个受栅极电压U GS 控制的开关使用，即当U GS＞U T时，漏极D与源极S之间导通，相当于一个开关接通，导通电阻约几百欧姆。
当U＜U T时漏极D与源极s之间不导通，没有电流流过，则如同开关断开一样。
同样，也可在N型基片上制作两个P型区，以形成P沟道增强型MOS管，见图3。
典型的P沟道增强型MOS管的特性曲线如图4所示。
比较图2和图4我们可以看出，P沟道和N沟道MOS管的特性曲线是相反的。
在了解了MOS管的基本工作原理和特性曲线以后，下面谈谈CMOS开关。
多通道模拟开关芯片
多通道模拟开关芯片多通道模拟开关芯片是一种集成电路芯片，能够实现多通道的模拟信号开关功能。
它具有广泛的应用领域，包括通信系统、工业自动化、仪器仪表等。
本文将介绍多通道模拟开关芯片的工作原理、特点及应用。
多通道模拟开关芯片是基于CMOS技术制造的集成电路。
它由多个模拟开关单元组成，每个单元可以独立控制一个通道的开关状态。
通过控制电压或数字信号，可以实现不同通道的开关控制。
开关单元内部采用高质量的开关管，能够在工作频率范围内快速切换信号，并保持较低的失真和串扰。
多通道模拟开关芯片具有以下特点：1. 高精度：采用高精度的模拟开关单元，能够保持较低的导通电阻和开断电阻，从而减少信号的失真和衰减。
2. 低功耗：采用CMOS技术制造，工作电压和电流较低，能够降低功耗和热量产生，提高芯片的可靠性和稳定性。
3. 快速切换：开关单元能够在纳秒级的时间内完成通道的切换，适用于高速数据传输和处理的应用场景。
4. 多通道：芯片内部集成了多个模拟开关单元，可以实现多路信号的选择和切换，提高系统的灵活性和可扩展性。
多通道模拟开关芯片的应用非常广泛。
在通信系统中，可以用于信号的选择和切换，实现不同通道之间的数据传输和处理。
在工业自动化领域，可以用于控制系统中的传感器信号采集和控制信号输出。
在仪器仪表中，可以用于测试仪器中的信号输入和输出。
总之，多通道模拟开关芯片是一种应用广泛、功能强大的集成电路。
它具有高精度、低功耗、快速切换和多通道的特点，在各个领域都有重要的应用。
未来随着科技的发展和需求的增加，多通道模拟开关芯片将会有更大的发展潜力，并为我们的生活和工作带来更多便利和效益。
CMOS模拟开关的特性与典型应用
CMOS 模拟开关的特性与典型应用
一、前言：
早期的模拟开关大多工作于±20V 的电源电压，导通电阻为几百欧姆，主要用于模拟信号与数字控制的接口，近几年，集成模拟开关的性能有了很大的提高，它们可工作在非常低的电源电压，具有较低的导通电阻、微型封装尺寸和极佳的开关特性。
被广泛用于测试设备、通讯产品、PBX/PABX 设备以及多媒体系统等。
一些具有低导通电阻和低工作电压的模拟开关成为机械式继电器的理想替代品。
模拟开关的使用方法比较简单，但在具体应用中应根据实际用途做合理的选择。
本文主要介绍模拟开关的基本特性和几种特殊模拟开关的典型应用。
二、正确选择CMOS 开关：
1、导通电阻：传统模拟开关的结构如图1 所示，它由N 沟道MOSFET 与P 沟道MOSFET 并联构成，可使信号双向传输，如果将不同。
高二物理竞赛课件CMOS传输门及双向模拟开关
一、双极型三极管的结构
管芯 + 三个引出电极 + 外壳发 Nhomakorabea区 高掺杂
基区薄 低掺杂
集电区 低掺杂
以NPN为例说明工作原理：
• 当VCC >>VBB • be 结正偏, bc结反偏
• e区发射大量的电子 • b区薄，只有少量的
空穴 • bc反偏，大量电子
形成IC
二、三极管的输入特性和输出特性
三极管的输入特性曲线（NPN） • VON ：开启电压
ΔiC=βΔiB。 ② 饱和区：条件VCE < 0.7V, iB >0, VCE 很低，ΔiC 随ΔiB增加变
缓，趋于“饱和”。 ③ 截止区：条件VBE = 0V, iB = 0, iC = 0, c—e间“断开” 。
iC f (VCE )
CMOS传输门及双向模拟开 关
CMOS传输门及双向模拟开关 1. 传输门
设VI为正，另一端经RL接地
设RL RON ,VIH VDD ,VIL 0 (1)当C 0,C 1 则只要VI 0 ~ VDD ,则T1、T2均截止 相当于断开 (2)当C 1,C 0 VI 0 ~ VDD时 0 VI VDD VGS(th)N ,T1导通
• 硅管， • 锗管，
• 近似认为:
• VBE < VON iB = 0 • VBE ≥ VON iB 的大小由外电路电压，电阻决定
iB
VBB VBE Rb
三极管的输出特性
• 固定一个IB值，即得一条曲线， 在VCE 以后，基本为水平直线
iC f (VCE )
• 特性曲线分三个部分 ① 放大区：条件VCE > 0.7V, iB >0, iC随iB成正比变化，
cmos模拟开关混频电路原理
cmos模拟开关混频电路原理
CMOS模拟开关混频电路是一种基于CMOS技术的混频电路，用于将两个不同频率的信号混合在一起。
该电路的主要原理是通过两个CMOS模拟开关，在不同的时
刻将两个输入信号接入一个输出电路。
具体的工作原理如下：
1. 输入信号1和输入信号2分别接入两个CMOS模拟开关的
控制端。
第一个开关负责控制输入信号1的通断，第二个开关负责控制输入信号2的通断。
2. 输出电路接入两个CMOS模拟开关的输出端，输出信号通
过两个开关的通断状态决定是输入信号1还是输入信号2。
3. 通过时序控制信号，控制两个CMOS模拟开关的开闭时间，使得两个输入信号能够按照一定的时间序列接入输出电路。
通过不断切换两个输入信号的通断状态，输出电路能够获得两个信号的混合信号。
这样，就实现了混频的功能。
CMOS模拟开关混频电路具有低功耗、低噪声和较高的动态
范围等优点，广泛应用于无线通信、雷达和音频设备等领域。
常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理
常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理CMOS（互补金属氧化物半导体）模拟开关是一种常用的电子元件，主要用于控制电路中的信号开关。
在实际应用中，CMOS模拟开关被广泛用于模拟信号处理、功率电子和高速数字电路等领域。
本文将重点介绍CMOS模拟开关的引脚功能和工作原理。
CMOS模拟开关的引脚功能可以分为控制引脚、输入引脚和输出引脚三类。
1.控制引脚：(1)使能引脚(EN)：控制开关的开关状态。
当使能引脚为高电平时，开关处于开启状态；当使能引脚为低电平时，开关处于关闭状态。
(2)控制引脚(CTRL)：用于控制开关的通断。
当控制引脚为高电平时，开关处于通道状态；当控制引脚为低电平时，开关处于断开状态。
2.输入引脚：CMOS模拟开关一般有两个输入引脚，分别为输入引脚A和输入引脚B。
这两个引脚用于输入模拟信号，并根据控制引脚的状态决定是否将信号传递到输出引脚。
当控制引脚为高电平时，如果输入引脚A为高电平，输入引脚B为低电平，则输出引脚会输出输入引脚A的信号（A→Y）；如果输入引脚A为低电平，输入引脚B为高电平，则输出引脚会输出输入引脚B的信号（B→Y）。
3.输出引脚：输出引脚用于输出控制引脚和输入引脚之间的信号。
当控制引脚为低电平时，输出引脚会将信号屏蔽，无输出；当控制引脚为高电平时，输出引脚会将输入引脚的信号输出。
CMOS模拟开关的工作原理：CMOS模拟开关的工作原理基于互补对称的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作特性。
在CMOS模拟开关中，有两个MOSFET管子，一个被称为N通道MOSFET管子，另一个被称为P通道MOSFET管子。
这两个管子由控制引脚和使能引脚控制，以实现通断信号的控制。
当使能引脚为高电平时，开关进入开启状态，N通道MOSFET上的电源电压会使得沟道导通，而P通道MOSFET上的电源电压则使得沟道截流。
这样，输入引脚的信号可以通过N通道MOSFET的通道流到输出引脚，实现信号的传输。
cmos电路功率开关 -回复
cmos电路功率开关-回复什么是CMOS电路功率开关？CMOS电路功率开关（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor power switch）是一种用于控制电源的开关电路，在现代电子设备中被广泛应用。
这种电路可以实现高效能的开关操作，在电子设备的无线通信、计算机处理、工业自动化等领域中具有重要的应用价值。
CMOS电路功率开关的工作原理CMOS电路功率开关利用互补金属-氧化物-半导体（CMOS）技术，通过控制输入信号的变化来控制开关的状态。
CMOS电路由一对互补的MOS （金属-氧化物-半导体）晶体管组成，分别是N通道MOS和P通道MOS。
当输入信号为高电平时，P通道MOS闭合，N通道MOS断开，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，P通道MOS断开，N通道MOS 闭合，输出信号为高电平。
通过这种方式，CMOS电路功率开关能够控制电源的连接和断开，实现对电路的有效控制。
CMOS电路功率开关的优势CMOS电路功率开关相较于传统的开关电路有诸多优势。
首先，它具有低功耗的特点。
由于利用CMOS技术制造的晶体管具有非常低的静态功耗，所以在闲置状态下，CMOS电路功率开关消耗的能量非常少。
其次，CMOS 电路功率开关具有快速响应的特点。
CMOS晶体管可以在纳秒级的时间内完成开关操作，而且具有较高的开关频率。
此外，CMOS电路功率开关还能够承受较大的电流和电压，适用于各种不同的电源操作。
CMOS电路功率开关的应用CMOS电路功率开关在现代电子设备中应用非常广泛。
在无线通信领域，CMOS功率放大器常用于无线电传输系统中，能够提供稳定的功率输出，并具有较高的能效比。
在计算机处理领域，CMOS电路功率开关被广泛应用于CPU和显卡等主要组件中，能够提供快速和高效的电源控制。
在工业自动化领域，CMOS电路功率开关也被用于控制电机的启停，提供精确的电源控制能力。
CMOS电路功率开关的发展趋势随着科技的不断进步，CMOS电路功率开关的发展也在不断提升。
模拟开关芯片原理
模拟开关芯片原理模拟开关芯片是一类集成电路，它们能够控制信号路径的连接与断开，类似于机械开关。
这些芯片通常由CMOS技术制造，因其低功耗和高速性能而广泛应用于各种电子系统中。
以下是模拟开关芯片工作原理的详细说明：1. 基本构造：晶体管：模拟开关芯片主要由金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）构成。
这些晶体管作为开关元件，可以被控制在导通（ON）或截止（OFF）状态。
控制逻辑：芯片内部包含控制逻辑电路，用来接收外部控制信号，并根据这些信号来控制MOSFETs的状态。
2. 工作模式：导通状态：当控制信号使MOSFET的栅极电位高于阈值时，MOSFET导通，模拟信号可以通过MOSFET从输入端流向输出端。
截止状态：当控制信号使MOSFET的栅极电位低于阈值时，MOSFET截止，模拟信号无法通过，从而实现信号的隔离。
3. 开关速度：CMOS模拟开关的开关速度非常快，通常在纳秒级别。
这使得它们适合于高速数据采集和信号路由应用。
4. 阻抗特性：在导通状态下，模拟开关的输入输出阻抗通常很低，这有助于减少信号的衰减和失真。
在截止状态下，模拟开关的阻抗通常很高，以实现良好的隔离效果，防止信号泄漏。
5. 线性度和精度：模拟开关需要具备良好的线性度和精度，以确保信号的准确传输，特别是在模拟信号处理中。
6. 电源电压范围：CMOS模拟开关设计有一定的电源电压范围，只能在这个范围内正常工作。
超出这个范围可能会导致开关损坏。
7. 保护功能：许多模拟开关芯片还包括过压保护、短路保护等安全特性，以提高芯片在恶劣环境下的可靠性。
8. 应用：模拟开关芯片广泛应用于数据采集系统、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的输入/输出切换、信号路由、滤波器设计等领域。
模拟开关芯片的设计考虑了多种参数，如开关速度、阻抗、线性度、电源电压范围和保护机制等，以满足不同应用场景的需求。
通过精确控制这些参数，工程师可以设计出高效、可靠的模拟信号处理系统。
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常用CMOS模拟开关功能和原理ˇ4066ˇ4051-53ˇ
开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。
最常见的可控开关是继电器ˇ当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时ˇ继电器就吸合或释放ˇ其触点接通或断开电路。
CMOS模拟开关是一种可控开关ˇ它不ˇ继电器那样可以用在大电流、高电压场合ˇ只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。
一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理
1.四双ˇ模拟开关CD4066
CD4066的引脚功能如图1所示。
每个封装内部有4个独立的模拟开关ˇ每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子ˇ其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时ˇ开关导通ˇ当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时ˇ导通电阻为几十欧姆ˇ模拟开关截止时ˇ呈ˇ很高的阻抗ˇ可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号ˇ可传输的模拟信号的上ˇ频率为40MHZ。
各开关间的串扰很小ˇ典型值为ˇ50dB。
2.单八路模拟开关CD4051
CD4051引脚功能见图2。
CD4051ˇ当于一个单刀八掷开关ˇ开关接通哪一通道ˇ由输入的3位地址码ABC来决定。
其真值表见表1。
“INH”是禁止端ˇ当“INH”=1时ˇ各通道均不接通。
此外ˇ CD4051还设有另外一个电源端VEEˇ以作为电平位移时使用ˇ从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关ˇ并使这种多路开关可传输峰ˇ峰值达15V 的交流信号。
例如ˇ若模拟开关的供电电源VDD=ˇ5VˇVSS=0Vˇ当VEE=ˇ5V时ˇ只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号ˇ就可控制幅度范围为ˇ5V～ˇ5V的模拟信号。
表1
输入状态接通通道
INH C B A
0 0 0 0“0”
0 0 0 1“1”
0 0 1 0“2”
0 0 1 1“3”
0 1 0 0“4”
0 1 0 1“5”
0 1 1 0“6”
0 1 1 1“7”
1 均不接通
3.双四路模拟开关CD4052
CD4052的引脚功能见图3。
CD4052ˇ当于一个双刀四掷开关ˇ具体接通哪一通道ˇ由输入地址码AB来决定。
其真值表见表2。
表2
输入状态接通通道
INH B A
0 0 0“0”X、“0”Y
0 0 1“1”X、“1”Y
0 1 0“2”X、“2”Y
0 1 1“3”X、“3”Y
1 均不接通
4.三组二路模拟开关CD4053
CD4053的引脚功能见图4。
CD4053内部含有3组单刀双掷开关ˇ3组开关具体接通哪一通道ˇ由输入地址码ABC来决定。
其真值表见表3。
表3
输入状态接通通道
INH C B A
0 0 0 0 CX、BX、AX
0 0 0 1 CX、BX、AY
0 0 1 0 CX、BY、AX
0 0 1 1 CX、BY、AY
0 1 0 0 CY、BX、AX
0 1 0 1 CY、BX、AY
0 1 1 0 CY、BY、AX
0 1 1 1 CY、BY、AY
1 均不接通
5.十六路模拟开关CD4067
CD4067的引脚功能见图5。
CD4067ˇ当于一个单刀十六掷开关ˇ具体接通哪一通道ˇ由输入地址码ABCD来决定。
其真值表见表4。
表4
D C B A INH接通通道
0 0 0 0 0“0”
0 0 0 1 0“1”
0 0 1 0 0“2”
0 0 1 1 0“3”
0 1 0 0 0“4”
0 1 0 1 0“5”
0 1 1 0 0“6”
0 1 1 1 0“7”
1 0 0 0 0“8”
1 0 0 1 0“9”
1 0 1 0 0“10”
1 0 1 1 0“11”
1 1 0 0 0“12”
1 1 0 1 0“13”
1 1 1 0 0“14”
1 1 1 1 0“15”
1均不接通二、典型应用举例 1.单按钮音量控制器单按钮音量控制器电路见图6。
VMOS管VT1作为一个可变电阻并接在音ˇ装置的音量电位器输出端与地之间。
VT1的D极和S极之间的电阻随VGS成反比变化ˇ因此控制VGS就可实ˇ对音量大小的控制。
VT1的G极接有3个模拟开关S1～S3和一个100μF的电容ˇ其中100μF电容起电压保持作用。
由于VMOS 管的G极和S极之间的电阻极高ˇ故100μF电容上的电压可长时间基本保持不变。
模拟开关S1为电容提供充电回路ˇ当S1导通时ˇ电源通过S1给电容充电ˇ电容上电压不断增高ˇ使VT1导通电阻
越来越小ˇ使音量也越来越校模拟开关S2为电容提供放电回路ˇ当S2导通时ˇ电容通过S2放电ˇ电容上电压不断下降ˇ使音量越来越大。
模拟开关S3起开机音量复位作用ˇ开机时ˇ电源在S3控制端产生一短暂的正脉冲ˇ使S3导通ˇ由于与S3连接的电阻较小ˇ故使电容很快充到一定的电压ˇ使起始音量处于较小的状态。
F1～F6及其外围元件组成长短脉冲识别电路。
静态时ˇF1、F2输入为高电平ˇ当较长时间按压按钮开关AN时ˇF4输出变高ˇ经100K电阻给 3.3μF电容充电ˇ当充电电压超过CMOS门转换电压时ˇF5输出由高变低ˇF6输出由低变高ˇ模拟开关S2导通ˇ100μF电容放电ˇ音量变大。
与此同时ˇF1输出也变高ˇ也给电容充电ˇ但F1输出的一次正跳变不足以使电容上电压超过转换电压ˇ故F2输出仍为高电平ˇF3输出低电平ˇ模拟开关S1保持截止。
当连续按动按钮开关AN时ˇF4输出也不断变化ˇ输出为高时ˇ给电容充电ˇ而输出变低时ˇ电容又很快通过二极管VD3放电ˇ故电容上电压总是达不到转换电压ˇ因此F6输出一直为低。
而此时F1输出连续高低变化ˇ经二极管整流不断给电容充电ˇ使3.3μF电容上电压迅速达到转换电压ˇF2输出变低ˇF3输出变高ˇ模拟开关S1导通ˇ给电容充电ˇ音量变校由此ˇ利用一只按钮开关ˇ实ˇ了对音量的大小控制。
2.四路视频信号切换器
四路视频信号切换器电路见图7。
“与非”门YF3、YF4组成脉冲振荡器ˇ振荡频率由100K电位器调节。
若嫌调节范围不够ˇ可适当更换0.47μF电容和100K电阻。
脉冲振荡器受YF1、YF2组成的双稳态电路的控制ˇ按S1时ˇYF1输出低电平ˇ脉冲振荡器停振ˇ按S2时ˇYF1输出高电平ˇ脉冲振荡器开始振荡。
脉冲振荡器的输出作为CD4017十进制计数器的时钟ˇ使Y0～Y3依次出ˇ高电平ˇˇ应的四个模拟开关依次导通ˇ由Vi1～Vi4输入的视频信号被依次切换至输出端ˇ完成了四路视频信号的切换。
ˇ然ˇ增加一片CD4066可做成八路视频信号切换器ˇˇ应地ˇ由Y0～Y7进行模拟开关控制ˇY8连至Cr。
依此类推ˇ可做成更多路数的视频信号切换器。
而且ˇ输入、输出也可以是其它形式的信号。
如要求视频、音频信号同传ˇ则并接上ˇ应数量的模拟开关即可。
3.数控电阻网络
图8示出数字控制电阻网络电阻值大小的电路。
在图8中ˇ CD4066的四个独立开关分别并接在四个串接电阻上ˇ电阻的值是按二进制位权关系选择的。
当某个开关接通时ˇ并接在该开关上的电阻被短路ˇ此处假设该电阻阻值RˇRONˇRON为模拟开关的导通电阻ˇˇ当某个开关断开时ˇ电阻两端阻值仍保持原阻值不变ˇ此处假设该电阻阻值RˇROFFˇROFF为模拟开关断开时的电阻ˇ。
四个开关的控制端由四位二进制数A、B、C、D控制ˇ因此ˇ在A、B、C、D端输入不同的四位二进制数ˇ可控制电阻网络的电阻变化ˇ并从其上获得2～16种不同的电阻值。
按图8所给的电阻值ˇ该电阻网络所对应的16种阻值列于表5中。
表5
输入二进制数电阻值(MΩ)
D C B A
0 0 0 0 3.75
0 0 0 1 3.50
0 0 1 0 3.25
0 0 1 1 3.00
0 1 0 0 2.75
0 1 0 1 2.50
0 1 1 0 2.25
0 1 1 1 2.00
0 0 0 0 1.75
1 0 0 1 1.50
1 0 1 0 1.25
1 0 1 1 1.00
1 1 0 0 0.75
1 1 0 1 0.50
1 1 1 0 0.25
1 1 1 1 4×RON≈2kΩ
4.音量调节电路
音量调节电路见图9。
音频信号由Vi端输入ˇ经分压电阻R11和隔直电容加到由R1～R10构成的加ˇ减电阻网络。
CD40192为十进制加ˇ减计数器ˇ“与非”门YF3、YF4构成低频振荡器ˇ“与非”门YF1、YF2分别为加计数端CPU和减计数端CPD的计数闸门。
当D1端为高电平时ˇ闸门YF1开通ˇ低频脉冲经YF1加到CD40192的CPU端ˇ使其作加法计数ˇ输出端Q0～Q3数据增大ˇ使16路模拟开关的刀ˇ低端转换ˇ顺序接通R1～R10ˇ接通的电阻增大ˇ经与R11分压后ˇ使输出音频信号Vo增大ˇ当D2端为高电平时ˇ闸门YF2开通ˇ低频脉冲经YF2加到CD40192的CPD端ˇ使其作减法计数ˇ输出端Q0～Q3数据减小ˇ使16路模拟开关的刀ˇ高端转换ˇ顺序接通R10～R1ˇ接通的电阻减小ˇ经与R11分压后ˇ使输出音频信号Vo减校。