威世科技公司 Steven Shieh

模拟开关原理

模拟开关是连接和中断模拟信号的装置。当导通的时候，将其简单地看作电阻，称为“导通阻抗”，见图1。

图1 模拟开关(略)

图2是理想状态下的模拟开关电路图，由数字开关（digital control）控制；图3是一个完全没有阻抗的模拟开关元件，但是，实际上会有一些阻抗存在，如图4所示，它的阻抗大概为2.4 ，该值仅作参考，其阻抗特性曲线呈现出山坡状，并不是固定的一个电阻值，因为其内部是一个P结和N结的并联。

图2 理想的模拟开关(略)

图3 理想的模拟开关电阻变化(略)

图4 实际中的模拟开关电阻变化(略)

多通道模拟开关（Multiplexer）是一个具有多个输入端和一个或两个普通输出端（同一时间内，每个输出端的一个开关关闭）的装置。解码逻辑控制决定输入端只有1个、2个或者是n个。举例来说，假设001导通第一个输出（output）端，若是010则导通第二个输出端，其动作原理会不一样。但是多通道模拟开关内部导通特性是与一般的模拟开关导通特性相同的。

导通电阻（即模拟开关）的重要性

导通电阻有很多的应用，有单音和立体声之分，单音的扬声器导通电阻一般为8 左右，在一般的手机耳机中大概在32 左右。下列公式表明了导通电阻Rsw的重要性：

Efficiency=Rsp/(Rsp+Rsw)

Distortion= Rsw/(Rsp+Rsw)

注：Distortion失真度

导通电阻阻抗越高，其效率则越低，对其失真度影响很大；当导通电阻阻抗低的时候，功耗也在降低。所以会得到一个特殊的曲线，如图5所示。随着输入电压升高，曲线就越来越平滑；若输入电压偏低的时候，需要注意：导通阻抗可能会出现一个山谷状态；因此，变动率增大，这些是导通阻抗的基本特性。

图5 威世科技公司DG3535DB的对通特性图(略)

模拟开关的应用

在手机中的应用

模拟开关在手机中主要有三大应用方向，分别为：(1) 常用； (2) 声音；（3）为I/O共享端口（USB和DSP接口等）提供低阻抗高带宽。见图6。

在共享端口中的应用

模拟开关可以在共享端口中实现：（1）高速数据流/视频、高保真音频信号开关（在300 MHz内，3dB带宽）；（2）在2.7 V时（音频开关能力），阻抗3 ，为线形平阻抗。

在机顶盒中的应用

数字电视逐渐进入家庭中，机顶盒的需求量越来越大，机顶盒中I/O端口应用模拟开关的比例增大，见图7。

表1：模拟开关主要的参数(略)

图6 模拟开关在手机中的主要应用(略)

图7 模拟开关在机顶盒中的应用(略)

在XDSL中的应用

在XDSL中，模拟开关可用在前端衰减区及DSLAM（CO）I/O等部分。

前景展望

模拟开关发展趋势主要有以下几个方向：（1）输入电压要求越来越低；（2）功能越来越多；（3）导通阻抗越来越低；（4）高宽带。
模拟开关的包装大小及其变化趋势如图8所示。

图8 模拟开关包装趋势图(略)