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基于CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计
　　【摘要】采用CSMC 0.18μm混合信号工艺。设计了一款应用于频率综合器的单片集成宽带压控振荡器。电路采用互补交叉耦合结构，各部分都经过精心构架，如管子的尺寸，元件的布局，电流源的大小等等，以获得最佳的相位噪声性能。振荡器采用多段调节的方式，实现1.5～2.1GHz的宽带调谐。仿真结果表明，在电源电压1.8V的情况下，压控振荡器的中心频率为1.8GHz。中心频率附近（600kHz），相位噪声达到-121dBc/Hz，振荡器的工作电流为1.4mA。 中国论文网 /8/view-3792475.htm　　【关键词】压控振荡器；频率综合器；相位噪声 　　 　　1.引言 　　最近几年，随着无线通讯系统的迅猛发展以及半导体产业的兴盛，射频集成电路的研究得到了广泛重视。低成本，低功耗的无线收发终端的设计已成为一个重要的研究课题。频率综合器是无线收发器的一个重要模块，而压控振荡器（VCO）又是频率综合器中最核心的组成部分。目前，包括无源电感和无源电容在内的无源器件已经可以实现片上解决，采用CMOS工艺，将整个射频前端集成在芯片内，已经成为业界研究的热点。 　　本文分析了提出了一种压控振荡器的噪声优化方法。然后利用CMOS工艺，设计了一款能应用于802.11n无线传输标准协议收发器中的宽带压控振荡器，最后在Cadence软件中完成了版图后仿真。 　　2.压控振荡器的电路设计 　　2.1 电路构架选取 　　振荡器要实现宽频带的调节，主要可以选择环路振荡器或者是LC振荡器。环路振荡器虽然调节范围很大，但其相位噪声性能较差，不适合用在高灵敏度的收发机上。因此确定LC振荡器是实现设计的最佳选择。为了提高LC振荡器频率可调范围，我们加入电容开关阵列。固定电容阵列具有二进制权重，决定了接入谐振网络的电容数量，对频率进行粗调，从而得到分段的频率值。小变容管可以实现各段频率内的微调。对于固定的调谐范围而言，假如开关电容的数目越多，那么所需变容管的电容调节范围也就越小。采用这种方法结构比较简单，而且噪声抑制能力强，因而获得了广泛的应用。 　　2.2 低噪声设计 　　VCO的相位噪声来自几个方面，比如尾电流源，交叉耦合对管，可变电容管的噪声，LC回路热噪声四个大方面。通过使用高Q值的电感电容可以降低LC回路的热噪声。引入电容开关阵列，可以减小可变电容的AM-to-FM噪声。开关管的电流噪声直接流入LC谐振回路，因此降低它们是难度很大的。根据Hajimir和Hee提出的相位噪声理论，相位噪声的表达式可以表示成为： 　　若要减小相位噪声，可以在一定程度上增加输出电压的摆幅。在输出电压的峰值处，我们注意到，ISF将会达到最小值，而在过零点时达到最大值。有源器件为回路提供能量补充，采用的是“一次交付的方法”。也就是说，在谐振峰值处，ISF达到最小值。因此，在每一个周期谐振回路的峰值处，开关晶体管可以打开注入一个电流脉冲，随后关断。这种做法的好处是尽可能大的减小了相位噪声受到开关晶体管的噪声电流影响。减小VCO相位噪声的关键在于，如何让电流在一个恰当的时间注入。在尾电流上并联了一个电容Cp。通过计算，我们可以得到尾电流的一个表达式： 　　令θ=45度，输出电压的波峰和尾电流的波峰将会重合。此刻，振荡器的输出相位对注入的噪声电流呈现不敏感状态，同时ISF值最小。而在输出电压过零点的地方，ISF达到最大值，开关晶体管不会把电流注入到LC回路中。VCO的相位噪声被大大降低了。大电容Cp的取值必须使得它的截止频率低于二次谐波的频率，该电容为高频谐波提供了一个交流地电位，同时减小了共模点上的电压波动。 　　2.3 LC振荡器的设计与仿真 　　本设计采用CSMC 0.18μm工艺库，设计电路如图1所示。它具有结构简单，相位噪声低，频率覆盖度好的优点。电路采用对称结构设计，可以在一定程度上抵消电源等器件带来的负面影响，提高系统性能。通过调整PMOS管和NMOS的尺寸，使得输出波形保持对称，很大程度上降低了相位噪声。 　　固定电容阵列采用的是高品质因素的MIM电容，具有较高的品质因素和较好的高频特性，寄生参数也较小。设计里我们采用二进制权重的两对开关电容阵列，即C4=2C2，C2=2C0。电感选用正方形片上螺旋电感。高品质因素的电感可以大幅优化相位噪声的性能，减少功耗。对于普通的正方形集成电感，虽然其品质因子并不高，但ASITTC对它提供了很好的模型描述。 　　通过Cadence软件中的Spectre工具对电路进行仿真，得到压控振荡器调谐曲线如图2所示。它的中心频率在1.8G，频率可调范围在1.52GHz-2.10GHz。在不同开关状态下切换时，频率有一部分重叠，满足系统的要求。 　　图3显示的是该款压控振荡器相位噪声仿真。我们可以看到，在中心频率1.8GHz，频偏为600khz处，相位噪声为-121dBc/Hz，在频偏1MHz时，相位噪声达到了-135 dBc/Hz，完成了低噪声设计要求。 　　3.结束语 　　今后，射频芯片将继续沿着小型化、低功耗的发展方向。射频系统对振荡器等模块的要求也会越来越高。CMOS工艺实现的完整的频率合成器设计将成为国内外重点研究的趋势。 　　 　　参考文献 　　[1]P.E.Allen,D.R.Holberg,CMOS Analog Circuit Design,Saunders College Publishing,1987. 　　[2]A.Demir,A.Mehrotra,J.Roychowdhury,“Phasenoise in oscillators:a unified theoryand numerical methods for characterization”IEEE Trans.CAS-I pp655-674,May 2000. 　　 　　作者简介：曹旭（1986—），男，浙江杭州人，硕士，现就读于杭州电子科技大学，研究方向：射频集成电路。
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产品speci fi cationPE42521的UltraCMOS(R)SPDT RF开关在9 kHz - 13 GHz的产品说明该PE42521单刀双掷吸收射频开关是专为在测试中使用/ ATE和其它高性能无线应用程序。这种宽带通用开关从保持优异的射频性能和线性度在9 kHz至13 GHz的。此开关是引脚兼容PE42552的快速开关时间升级版本，36 dBm的连续波高功率处理能力（ CW ）和38.5 dBm的瞬时功率在50Ω @ 4GHz的。该PE42521具有高隔离度，快速建立时间，并在一个3×3毫米QFN封装。该PE42521是在百富勤的制造的UltraCMOS(R)过程中，一个专利的变体硅导通绝缘体（SOI）技术，在蓝宝石衬底上，提供与经济的GaAs的性能，整合传统的CMOS 。特点??竖琴(TM)技术增强??2快速建立时间?s??没有门和相位滞后??在插入损耗和相位无漂移??500 ns的快速开关时间??高功率处理中@ 50Ω 4 GHz的??36 dBm的CW??38.5 dBm的瞬时功率??26 dBm的终止端口??高线性度??65 dBm的IIP3??低插入损耗??0.75分贝@ 3 GHz的??1.15分贝@ 10 GHz的??1.85分贝@ 13 GHz的图1.功能框图??高隔离度??44分贝@ 3 GHz的??30分贝@ 10 GHz的??17分贝@ 13 GHz的??ESD性能??3千伏HBM在RF引脚GND??1.5KV HBM上的所有引脚??1kV的CDM上的所有引脚DOC-50572图2.封装类型16引脚3×3毫米QFN封装文件编号DOC- 12814-3 |(C)
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怎么正确使用CMOS模拟开关
资深工程师
10:47:02　　
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VIN在各种电平下的p沟道与n沟道MOSFET导通电阻(RON)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RON随VIN的变化曲线在不考虑温度、电源电压和模拟输入电压对RON影响的情况下为直线。然而请注意，上述因素会带来负面效应，将它们降至最小常常是新产品设计的主要目标。见表1。
图2. 图1中的n沟道和p沟道导通电阻构成一个复合的低值导通电阻
表1. 低导通电阻开关
Part NumberFunctionRDS(ON)
(Ω max)ICOM(OFF)/ID(OFF) (nA max)RON Match
(Ω max)RON Flatness
(Ω maxtON/tOFF (ns max)Charge Injection (pC typ)Supply Voltage Range (V)Pin-
PackageMAX312/MAX313/MAX3144 SPST NC/NO/NO,NC100.51.52225/18530±4.5 to ±2016-DIP|SOMAX4614/MAX4615/MAX46164 SPST NO/NC/NO,NC1011112/106.5+2 to +5.514-DIP/SO/16-QSOPMAX46178X1 Mux1011115/103+2 to +5.516-DIP/SO/QSOPMAX4618Dual 4X1 Mux1011-15/103+2 to +5.516-DIP/SO|QSOPMAX46193 SPDT1011-15/103+2 to +5.516-DIP|SO|6/QSOPMAX46212 SPST NO50.50.50.5250/20080±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP/SOMAX46222 SPDT50.50.50.5250/20080±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP/SOMAX46232 DPST 50.50.50.5250/20080±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP/SOMAX4661/MAX4662/MAX46634 SPST NO/NC/NO,NC2.50.5-0.4250/200120±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP/SO|/SSOPMAX4664/MAX4665/MAX46664 SPST NO/NC/NO,NC40.50.50.5300/200300±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP|/SOMAX4667/MAX4668/MAX46692 SPST NO/NC/NO,NC2.50.50.40.4300/200450±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP/SOMAX4680/MAX4690/MAX46942 SPST NO1.250.50.250.3275/200-60±4.5 to ±20 or +4.5 to +3616-DIP/WID
SO/SSOPMAX47341 4:1 MUX0.810.20.125/2060+1.6 to +3.610-uMAX(R)
12-TQFNMAX47412 SPST0.810.080.1824/16281.6 to +3.68-SOT23MAX47514 SPST NO0.92.50.120.130/2521+1.6 to +3.614-TSSOP
16-QFNMAX47564 SPDT NO/NC0.8530.350.4150/4050+1.8 to +5.536-UCSP(TM)
36-TQFNMAX47804 2:1 MUX110.150.225/105+1.6 to +4.216-TQFN
16-TSSOPMAX47811 8:1 MUX120.40.225/1540+1.6 to +3.616-QFN
16-TSSOPMAX48552 SPST NO/NC120.120.2760/40170+2 to +5.516-TQFN
早期的模拟开关工作于±20V电源电压，导通电阻RON为几百欧姆。最近的产品(如MAX4601)具有低得多的电源电压，最大导通电阻只有几个欧姆。电源电压对RON有显著的影响(图3)。MAX4601额定的输入信号和电源电压的范围为4.5V至36V或±4.5V至±20V。正如你所看到的，RON随着电源电压的降低而增大。最大RON在5V时约为8Ω、12V时为3Ω、24V时仅有2.5Ω。许多新型模拟开关的额定工作电压可降至2V。图4给出了Maxim的新型开关与早期开关在5V电源下的性能比较。
图3. 较高电源电压下导通电阻较低
图4. +5V电压下，新型模拟开关具有较低的导通电阻。
为单电源系统选择模拟开关时，尽量选择专用于单电源的器件。此类器件无需单独的V-和地引脚，因而可节省一个引脚。这样一来，较少的引脚数使单刀双掷(SPDT)开关可以采用小型6引脚SOT23封装。同样地，低压双电源系统需要使用双电源开关。该类开关需要一个V-引脚和一个地引脚，逻辑接口通常采用标准CMOS和TTL电平。例如，单刀单掷(SPST)开关MAX4529即采用6引脚SOT23封装。
许多高性能模拟系统仍然使用较高电平的双极性电源，例如±15V或±12V。与这些电压接口时需要一个额外的电源引脚，通常标记为VL (见MAX318的数据资料)。VL电源连接到系统的逻辑电压，通常是5V或3.3V。使其输入逻辑信号与实际的逻辑电平相符有利于提高噪声容限并防止过量的功率消耗。
模拟开关的输入逻辑电平与其对电源电流的影响是最容易引起误解的概念。如果逻辑输入连接至地或VCC (或者当有VL时连接至VL)，模拟开关基本上不存在电源电流。然而，为5V开关施加TTL电平时，会使电源电流增加1000倍以上。为了避免不必要的功耗，应避免使用自二十世纪80年代就沿用至今的TTL电平。
信号处理图3还给出了RON值随信号电压的变化情况。图中曲线都落在特定的电源电压范围之内，这是由于模拟开关只能处理电源电压范围以内的模拟信号。对于带保护的模拟开关，过高或过低电压的输入将在开关内部的二极管网络产生失控的电流，造成开关永久损坏。通常这些二极管能够保护开关抵抗高达±2kV的短时间静电放电(ESD)。
典型CMOS模拟开关的RON会造成信号电压的线性衰减，衰减量正比于流过开关的电流。对于适当大小的电流，或者设计中已经考虑了RON的效应，这一点可能并非是一个缺陷。然而，如果你可以接受一定数值的RON，那么通道间的匹配度和RON平坦度就比较重要了。通道间的匹配度说明了同一器件各通道RON的差异；RON平坦度是指某一通道的RON在信号范围内的变化量。这两个参数的典型值为2Ω至5Ω，RON极低的开关(例如MAX4601)最多只有0.5Ω。匹配度/RON或平坦度/RON的比值越小，则模拟开关的精度越高。
大多数应用中，可以通过修改电路设计防止过大的开关电流。例如，需要通过在不同反馈电阻间切换以改变运算放大器的增益时，可以采用一个将开关与高阻输入串联的电路结构(图5a)。由于开关电流极小，因此可以忽略RON的值及其温度系数。另一个设计(图5b)中，开关电流取决于输出电压的大小，因此其值较大。
图5. 增益控制电路设计的好(a)或坏(b)取决于流过开关的电流大小先断后合大多数模拟开关的导通和关断时间(tON和tOFF)在60ns至1us之间不等。Maxim的“无杂音”音频开关的tON和tOFF在毫秒级，消除了切换音频信号时产生的杂音。这两个参数之间的大小也很重要：tON & tOFF时产生先断后合的动作，而tOFF & tON时则为先合后断。这种差异对于某些应用非常关键。
图5a说明在两个增益值之间切换时必须加倍小心。在典型的先合后断应用中，一个开关是常闭的，改变增益时应避免使两个开关同时处于打开状态，即第二个开关必须在第一个开关打开之前闭合。否则，运算放大器会采用开关增益，其输出将被驱动至电源电压。另一种相反的结构(先断后合)非常适合将不同输入信号切换至单个运算放大器的应用。为防止输入通道间短路，在下一个开关闭合之前，必须断开现有的连接。
当信号电平变化进而引起导通电阻变化时，将会改变插入损耗，模拟开关会产生总谐波失真(THD)。以一个具有10Ω RON平坦度的100Ω开关为例，当负载为600Ω时，开关将产生0.24%的THD。为了减小THD，应当避免给模拟开关添加负载。电荷注入效应如上所述，并非所有应用都要求低RON。更低的RON需要占据更大的芯片面积，进而导致更大的输入电容，每个开关周期对输入电容进行的充电和放电需消耗更多功率。根据时间常数t = RC，充电时间取决于负载电阻(R)和电容(C)，通常为几十纳秒，但低RON开关具有较长的导通和关断周期，而较大RON的开关则要更快一些。
Maxim提供两种类型的开关，它们具有相同的微型SOT23封装和相同的引出脚。MAX4501和MAX4502的导通电阻较高，但开关速度更快。MAX4514和MAX4515具有较低的导通电阻，但开关时间较长。低导通电阻还带来另一负面效应，这就是比较大的流向容性栅极的电流引起较多的电荷注入。每次开关导通或断开瞬间都有一定数量的电荷被注入或吸出模拟通道(图6)。对于输出连接至高阻的开关，这种效应将引起输出信号的明显改变。在一个没有其它负载的小分布电容(CL)上产生ΔVOUT的变化量，那么注入电荷可按公式Q = ΔVOUTCL计算。
图6. 来自于开关控制信号的电荷注入给模拟输出带来一个误差电压
跟踪/保持放大器提供了一个很好的实例，在模数转换器转换期间用它来保持一个恒定的模拟输出(图7)。闭合S1时，一个比较小的缓冲器电容(C)被充电至输入电压(VS)。电容C只有几个pF，当S1断开时，VS保存在C上。在转换开始时闭合S2，将保持电压(VH)加载至缓冲器。这样，在整个ADC的转换周期内，高阻缓冲器保持VH恒定。对于比较短的采集时间，跟踪/保持器的电容必须小，而且S1的导通电阻也要小。但另一方面，电荷注入会造成VH改变±ΔVOUT (几个毫伏)，因此会影响到后面ADC的精度。
图7. 一个典型的跟踪/保持功能单元需要一个精密控制的模拟开关
了解了这些基本概念后，现在，再让我们聚焦至几种针对特殊应用的新型开关。高频T型开关T型开关适用于视频或高于10MHz的频率。它包括两个串联的模拟开关，以及第三个连接于地和它们相连的节点之间的开关。这种安排能够提供比单个开关更高的关断隔离。由于寄生电容与串联开关中的每个开关并联(图8)，一个关断的T型开关的容性串扰一般随频率的升高而增大。高频开关的问题不在于它的接通而在于它的关断。
当T型开关导通时，S1和S3闭合，S2断开。T型开关断开时，S1、S3断开，S2闭合。这种情况下(关断状态)，透过串联MOSFET关断电容的耦合信号被S3旁路到地。比较一下视频T型开关(MAX4545)与标准模拟开关(MAX312)对于10MHz信号的关断隔离，差异是显著的：视频T型开关为-80dB，而标准模拟开关为-36dB。
图8. T型开关配置衰减了透过断开(关断)开关的源极和漏极间的杂散电容耦合的RF信号更小封装CMOS模拟开关的其它优点还包括小封装(例如6引脚SOT23封装)，以及无机械部件(与舌簧继电器不同)。Maxim提供一种很小的视频开关(MAX4529)，以及标准低电压SPDT开关(MAX4544)。两者均采用6引脚SOT23封装，工作于2.7V至12V电源电压。MAX4544是目前市场上尺寸最小的SPDT开关。见表2。
表2. 小尺寸封装
Part NumberFunctionRDS(ON)
(Ω max)ICOM(OFF)
(nA max)RON Flatness
(Ω max)tON/tOFF (ns max)Charge Injection (pC max)Off-Isolation (dB max)/Frequency (MHz)Supply Voltage Range (V)Pin-
PackageMAX4501/MAX4502SPST NO/NC2501-75/5010-100/0.1+2 to +125-SOT23-5|8-DIP/SOMAX4503/MAX4504SPST NO/NC2501-150/10010-90/0.1±1 to ±65-SOT23-5|8-DIP/SOMAX4514/MAX4515SPST NO/NC2013150/10010-90/0.1+2 to +125-SOT23-5|8-DIP/SOMAX4516/MAX4517SPST NO/NC2014100/15020-86/0.1±1 to ±65-/SOT23-5|8-DIP/SOMAX4529SPST NC7011075/7510-80/10±2.7 to ±6 or +2.7 to +126-SOT23-6|8-DIP/SO//uMAXMAX4544SPDT600.16100/755-76/-90+2.7 to +126-SOT23-6|8-DIP/SO/uMAXMAX47071 SPDT NO310.8520/155-82/1+1.8 to +5.55-SC70
6-SC70MAX47192 SPDT200.51.280/4018-80/1+1.8 to +5.510-uMAX
12-USCPMAX47232 SPDT NO/NC4.50.51.280/4018-80/1+1.8 to +5.58-uMAX
9-USCPMAX47301 SPDT5.5-0.9545/263-67/1+1.8 to +5.56-SC70MAX47332 SPDT NO/NC500.19150/607.5-72/1+2 to +118-uMAX
前面说过，Maxim提供多种类似于CD4066的通用模拟开关，包括一系列的低价格四通道模拟开关(MAX4610–MAX4612)。MAX4610是工业标准4066的引脚兼容升级产品，具有更低的电源电压(可低至2V)和更高的精度：通道间匹配度最大为4Ω，平坦度在18Ω以内。该系列器件有三种开关设置，其低导通电阻(5V时小于100Ω)适用于低电压应用，采用微小的14引脚TSSOP封装(最大6.5 x 5.1 x 1.1mm?)，解决了电路板空间问题。
ESD保护开关基于Maxim在带ESD保护的接口产品上所取得的成功，±15kV ESD保护也被引入一些新型模拟开关(表3)。Maxim现已可提供首批符合IEC
4级(最高级别)的带±15kV ESD保护的开关。所有模拟输入均经过了人体模式以及IEC 所规定的接触放电和气隙放电等模式的ESD测试。MAX4551/MAX4552/MAX4553与多数标准的四通道开关系列(如DG201/DG211和MAX391)产品引脚兼容。为了充实标准多路复用器系列(如74HC4051和MAX4581)，Maxim还发布了带有ESD保护的多路复用器。你无需再采用昂贵的TransZorb(R)器件对模拟输入进行保护。
表3. 带有符合IEC
±15kV ESD保护，采用16引脚DIP、SO和QSOP封装的器件
Part NumberFunctionRDS(ON)
(Ω max)ICOM(OFF)
(nA max)RON Match
(Ω max)RON Flatness
(Ω max)tON/tOFF (ns max)Charge Injection (pC typ)100kHz OFF-Isolation/Crosstalk (dB typ)Supply Voltage Range (V)MAX45514 SPST NO120±148110/902-90/-90±2 to ±6 or +2 to +12MAX45524 SPST NC120±148110/902-90/-90±2 to ±6 or +2 to +12MAX45534 SPST NO, NC120±148110/902-90/-90±2 to ±6 or +2 to +12MAX45588 x 1 Mux160±168150/1202.4-96/-93±2 to ±6 or +2 to +12MAX4559Dual 4 x 1 Mux160±168150/1202.4-96/-93±2 to ±6 or +2 to +12MAX45603 SPDT160±168150/1202.4-96/-93±2 to ±6 or +2 to +12MAX45691 SPST NO70±0.524150/806-75±2 to ±6
+2 to +12MAX45772 SPST70±0.524150/804-75/90±2 to ±6
+2 to +12MAX46204 SPST NO70±0.524150/805-75/90±2 to ±6
故障保护型开关正如前面“信号处理”部分中提到的，模拟开关的电源电压限制了输入信号的范围。通常情况下这种限制不是一个问题，而在某些场合下，电源电压被关掉时模拟信号仍然存在。这种情况可能会造成开关永久性的损坏，正如超出正常电源电压范围的电压瞬变一样。Maxim的故障保护开关和多路复用器能够保证±25V的过压保护、±40V的掉电保护、满幅信号控制能力以及和一般开关相近的导通电阻(图9)。不论开关状态和负载电阻如何，故障期间保证输入引脚为高阻态，只有纳安级的漏电流流过信号源。
图9. 该内部结构表示一个故障保护模拟开关的特殊电路
如果开关(P2或N2)是打开的，COM输出被两个内部“后援”FET钳位于电源电压。这样，COM输出保持在电源范围之内，并根据负载大小提供最多±13mA的电流，但在NO/NC引脚没有明显电流。故障保护开关MAX4511/MAX4512/MAX4513与DG411–DG413及DG201/DG202/DG213引脚兼容(表4)。值得一提的是，信号可以同样容易地从ESD和故障保护模拟开关的任意方向通过，但这些保护只在输入端有效。
表4. 满摆幅信号的故障保护开关
Part NumberFunctionRDS(ON)
(Ω max)ICOM(OFF)
(nA MAX)RON Match
(Ω max)tON/tOFF
(ns max)Overvoltage Supplies
ON/OFF (V)Charge Injection
(pC max)Supply Voltage
Range(V)Pin-
PackageMAX45051 Line Protector100±0.5--±36/±40-±8 to ±18 or +9 to +365-SOT|8-uMAXMAX45063 Line Protector100±0.57-±36/±40-±8 to ±18 or +9 to +368-DIP/SO/CERDIPMAX45078 Line Protector100±0.57-±36/±40-±8 to ±18 or +9 to +3618-/DIP/SO/20-SSOPMAX45088 x 1 Mux400±0.515275/200±25/±4010±4.5 to ±20 or +9 to +3616-DIP/SOMAX45094 x 1 Mux400±0.515275/200±25/±4010±4.5 to ±20 or +9 to +3616-DIP/SOMAX45114 SPST NO160±0.56500/400±36/±405±8 to ±18 or +9 to +36&&16-DIP/SO/CERDIPMAX45124 SPST NC160±0.56500/400±36/±405±8 to ±18 or +9 to +3616/-DIP|16/SO|16/CERDIPMAX45134 SPST NO, NC160±0.56500/400±36/±405±8 to ±18 or +9 to +3616-DIP/SO/CERDIPMAX45334 SPDT175±0.56250/150±25/±405±4.5 to ±20 or +9 to +3620-Wide SO/SSOPMAX46312 SPST NO85±0.56150/100±36/±4010±4.5 to ±20 or +9 to +3616-DIP/SO/CERDIPMAX46322 SPDT85±0.56150/100±25/±4010±4.5 to ±20 or +9 to +3616-DIP/SO/CERDIPMAX46332 DPST NO85±0.56150/100±36/±4010±4.5 to ±20 or +9 to +3616-DIP/SO/CERDIPMAX45101 SPST NC160±0.5-500/175±36/±405+9 to +36
±4.5 to ±206-/SOT23
8-uMAXMAX45202 SPDT NO160±0.5-500/175±36/±405+9 to +36
±4.5 to ±206-SOT23
8-uMAXMAX45341 2:1MUX275±210275/200±25/±4010+9 to +36
±4.5 to ±2014-TSSOP/SO/DIPMAX45352 2:1MUX275±210275/200±25/±4010+9 to +36
±4.5 to ±2014-TSSOP/SO/DIPMAX47114 SPST NC25±0.51125/80±7/±1225+2.7 to +11
±2.7 to ±5.58-uMAX
加载-感应开关Maxim推出了不同类型的开关采用相同封装的模拟开关系列。例如，MAX4554/MAX4555/MAX4556可以配置为加载-感应开关，用于自动测试设备(ATE)中的开尔文检测。每款器件含有用于加载电流的大电流低阻开关，以及用于检测电压或切换保护信号的较高电阻开关。±15V供电时，电流开关导通电阻仅为6Ω，感应开关导通电阻为60Ω，MAX4556包含三组先断后合的SPDT开关。
典型的加载-感应应用出现在高精度系统和需要进行远距离测量的系统(图10)。在4线测量中，两条线用来给负载施加一个电压或电流，另外两条线直接连接至负载，用来检测负载电压。
图10. 采用4线技术时，两条线用于加载，另两条线用于感应测量电压。
此外，还可以采用一个2线系统在加载线上和负载相反的另外一端检测负载电压。由于加载电压或电流会沿导线产生压降，所以负载电压比源电压略低。源和负载之间的距离越远、负载电流越大、导线电阻越大，则电压降越大。这种信号衰减可以采用4线方式加以克服，额外增加两条电压检测线，其上的电流可以忽略。
加载感应开关简化了许多应用，例如在一个4线系统中，一个信号源在两个负载间的切换。它们适合于高精度测量系统(如纳伏表和飞安表)，或者是采用保护线或双屏蔽同轴电缆的8线或12线加载-感应测量等，详细说明可参见MAX4554/MAX4555/MAX4556的数据资料。
多路复用器除开关外，Maxim具有许多开关复用器(mux)产品。复用器是特殊形式的开关，其两路或多路输入被有选择地连接至单路输出。复用器与SPDT开关同样易于使用，具有4:1、8:1、16:1和双4:1、8:1等组合方式。高阶复用器的数字控制类似于二进制解码器，需要三个数字输入以选择所需的通道。
解复器基本上是复用器的反向用法，即根据解码的地址数据将一个输入连接至两个或多个输出。
最后，还有交叉点开关。交叉点开关通常是M x N型器件，M路输入中的任意一路或全部输入可以连接至N路输出中的任意一路或全部输出(反之亦然)。校准型多路复用器校准型多路复用器(cal-mux)主要用于高精度ADC和自监测系统。一个封装内部集成了多个不同元件：用于从输入基准电压产生精确电压比的模拟开关、内部高精度电阻分压器、以及选择不同输入的多路复用器。Maxim将这些功能集成在一个封装中。
该类器件中，MAX4539和MAX4540可用于修正ADC系统中的两个主要误差：失调和增益误差。利用内部的精密分压器，这两款器件在微控制器串行接口控制下，只需几个步骤即可测出增益和失调。参考比15//4096 (相对于外部参考电压)精确到15位。比率(5/8)(V+ - V-)和V+/2精确到8位。
校准型多路复用器首先送出电源电压的一半用以确定电源是否就绪。系统然后测量零点失调和增益误差，并生成一个方程来修正后续数据。举例来说，零输入电压应产生数字零输出。校准型多路复用器利用一个非常小的输入电压，相对于(VEFHI - REFLO)的15/4096，来校准失调误差。对于基准为4.096V的12位ADC，15/4096相当于15mV或者说15 LSB。所以二进制数字输出码应该为。要测量失调误差，控制器只需简单地记录二进制码与ADC实际输出之差。
为测量增益误差，校准型多路复用器提供一个相对于(VREFHI - VREFLO)的的电压。控制器测量二进制码与ADC实际输出之差。知道ADC的失调和增益误差后，系统软件可建立修正系数，对后续输出进行修正后便可得到正确读数。校准型多路复用器接下来就可作为一个普通的多路复用器使用，但具有周期性地对系统进行校准的功能。
USB 2.0开关通用串行总线(USB)是一个高速接口，用于手持设备与计算机的通信。多个USB设备可以连接至一台计算机，采用模拟开关将USB信号切换至不同设备。USB 2.0为高速信号，需要使用宽带、低电容模拟开关。
Maxim提供理想用于USB 2.0高速应用的USB 2.0兼容开关的优选方案。表5给出了一些USB 2.0开关的示例。
表5. USB 2.0开关PartFunctionsRON (O, max)RON Match (O, max)tON/tOFF (ns, max)ICOM(OFF) (nA, max)CON (pF, typ)COFF (pF, typ)Charge Injection (pC)BW (MHz)Supply Voltage Range (V)MAX4906F2 SPDT71.260/30100062510003.0 to 3.6MAX4907F2 SPST NO71.260/30100042510003.0 to 3.6MAX4906EF2 SPDT70.81.4/351000109205002.7 to 3.6MAX4899E3 x 1 MUX50.8—10001510.2254252.7 to 3.6MAX4899AE4 x 1 MUX50.8—10001510.5254252.7 to 3.6
高压开关超声应用中，将高压脉冲(±100V)施加到传感器以产生超声波。需使用模拟开关在传感器与主系统之间切换高压信号，因此该开关必须能够处理高压信号。
Maxim提供理想用于超声医疗应用的高压模拟开关的优选方案。表6给出了一些示例。
表6. 高压开关PartFunctionsVSUPPLY (Single, V)VSUPPLY (Single, V)VSUPPLY (Dual, ±V)VSUPPLY (Dual, ±V)BW (MHz)IL(OFF) (nA)tON (ns)tOFF (ns)CON (pF)COFF (pF)minmaxminmaxMAX4800A/MAX4802A8 SPST NO4020040100202000500050003611MAX14800–MAX1480316 SPST NO4020040100202000350035003611
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