岩棉厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
岩棉厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

在超便携应用中模拟开关的关键设计参数

发布时间:2020-07-21 17:57:44 阅读: 来源:岩棉厂家

近年来,开关产品纷纷进入PC、服务器、笔记本电脑和底座应用等领域,令许多芯片供应商推出各式总线开关产品。总线开关能够在板卡或器件插拔期间方便地隔离总线电容,通过隔离对数据 (高速缓存和内存) 进行多路复用/分解操作或进行电压变换。典型的总线开关设计为一个单独的NMOS器件,其缺点是:随着源电压接近Vcc,栅极的源-漏区被夹断,会限制电流的驱动能力和输出电压。近几年来,开关功能已成为视频、图形及音频传输或处理领域的重要组成部分。为此,除了简单的RON和RFLAT特性外,对于开关的串扰、THD(总谐波失真)、衰减以及带宽等特性的要求显著提高。这使得业界转用模拟开关的系列产品。随着手机和其他超便携产品进入主流产品行列,要求加入更多功能,如图像、电子邮件、短信以及互联网接入,这需要对多重数据通路进行控制。而高集成度基带处理器、多处理器结构、定制ASIC和功率管理芯片组也已集成在产品中,迫使电源电压降低,因而需要模拟开关在整个电源电压范围内工作,同时要求开关的关键特性,如RON (平坦度)、串扰、带宽和THD等衰减最少。现在的开关发展趋势是低RON值 (小于1W),并在不同电压下保持适合的低I/O电容、低衰减和良好平坦度。面对超便携应用,工程师在设计选择模拟开关时必须了解多项关键参数,如RON、串扰、THD、带宽、电荷注入和插入损耗。

本文引用地址:

图1 传输门电路的复合RON

图2 带宽测试原理图

图3 串扰和关断隔离测试原理图

图4 开关应用和THD

图5 THD测试原理图

图6 电荷注入的测试原理图

图7 使用SP3T FSA3357模拟开关的典型USB应用

导通电阻和平坦度模拟开关由一个传输门电路 (PMOS与NMOS并联) 构成,为了得到等效 (匹配) 的RON,PMOS大小需近似为NMOS的两倍。这也意味着电容失配的存在,从而影响电荷注入特性。传输门电路的复合RON特性曲线如图1所示。直觉上可能会认为RON愈低的器件愈好,但必须考虑特定应用的信号摆幅、适用电源、源/灌电流要求、成本和封装目标等因素。产品数据表中的导通电阻是在给定负载电流和特定VCC和VIN条件下的数值。在晶体管级,RON是器件长度 (L)、器件宽度 (W)、电子和空穴迁移率(mn, mp)、氧化层电容 (COX)、阈值电压 (VT) 和信号电压 (VGS) 的函数。最佳状况是使MOS器件与导通电阻相匹配,即是使RON位于信号电压的中点。RON P=L/(mp * Cox *W (VGS - VT ))RON n=L/(mn * Cox *W (VGS - VT))假设mp、mn、VT和Cox不变,因为在低电压环境下VGS降低,所以,为了维持或减小RON就必须加大沟道宽度,从而引起器件周长和电容的增大。在设计晶体管时必须创新,有效地增加栅极面积,以减小通道电阻,但同时使周长的增加降至最小。通过将RON降低至1W以下,就可以不必通过放大器而直接驱动扬声器 (从32W变为8W)。这也意味着目前产品数据表中一般显示100mA以上的电流吸收能力,可以满足扬声器的功率转换性能要求。导通电阻平坦度 (RFLAT) 是指VIN从0V到VCC(或从V-到V+) 变化时RON的变化,或是RON在波峰和波谷之间的差值,如图1所示。如果RFLAT太大,意味着 PMOS/NMOS不匹配,复合RON曲线会引起音频信号随输入信号变化的可变衰减和失真。因此,在选择模拟开关时工艺技术和特征尺寸非常重要。

带宽带宽指标需要与串扰和关断隔离统一考虑。几百兆赫兹的带宽 (3dB) 非常普遍,但是由于串扰和关断隔离以20 dB/decade的幅度衰减,因此在高频时它们将成为主要的影响因素。一般来说,带宽在1MHz的测试频率下测定,并是负载电容的函数。带宽的测试原理图如图2所示。

串扰和关断隔离在视频应用中使用模拟开关时,须知道在1MHz下隔离度为70dB的开关在100MHz下隔离度仅有30dB。同样地,在1MHz下串扰为-90dB的开关在100MHz下串扰仅为 -50dB。串扰和关断隔离是量度“噪声”在特定频率下从开关通道串扰至未用(或关断)通道的指标。串扰是指一个模拟输入通道与另一个通道之间的交叉耦合,有邻近通道和非邻近通道两种耦合形式。关断隔离是失效通道从输入到输出的耦合。这些参数均以dB定义为:20 Log10 (VOUT / VIN )一般采用增益 (VOUT / VIN )来表示,但某些产品数据表可能将它表示为相对于VIN的衰减。串扰和关断隔离以20 dB/decade的幅度衰减。测试原理如图3所示。

插入损耗插入损耗是由输入信号到输出信号的衰减,是负载和系统环境的函数。因此,它是由环境定义的参数,负载和线路板设计的变化都会对系统性能产生影响。插入损耗 (dB)=20 Log10 (1 + 芌FLAT / RLOAD)考虑到最坏情况,在式中使用芌FLAT而不是简单的RON。因为插入损耗也是线路板和系统环境的函数,所以在插入开关之前测量插入损耗是很重要的。例如,在1MHz下测量出开关的插入损耗,然后发现开关在高频下出现较大衰减,并以为这是开关的特性,但实际上可能线路板设计才是导致衰减加剧的主要原因。插入损耗的测试设置也在图3中示出。

THDTHD也是一种插入损耗,但它是以谐波形式来定义模拟信号的失真,并用百分数而不是dB表示。此外,RFLAT和结电容是造成THD的主因。图4和下两式说明开关如何将失真表示为THD的函数。VOUT=a1 Vp sin(wt) + a2 Vp sin(2wt) + 缮.+ an Vp sin(nwt)其中 VIN = Vp sinwt换句话说,THD是谐波系数的平方和与基波系数之比的平方根。这些系数也是流过模拟开关的信号电流的函数,即为RFLAT / RON的函数。由于RFLAT≌0.1

10 Django 中传递参数给视图函数

13 Go 的字符类型

05 Ubuntu 下安装 Nginx