為便攜式產(chǎn)品選擇模擬開關應注意哪些要點？

　　在便攜式產(chǎn)品設計中，模擬開關一直以來都主要是作為音頻信號切換器來使用。隨著雙卡雙模手機的普及，模擬開關成了雙卡切換必備的選擇;最新的數(shù)字電視DVB，CMMB等在一定的條件下也需要使用模擬開關。那么選擇這些開關時需要注意哪些設計問題呢?

　　在便攜式產(chǎn)品設計中，模擬開關一直以來都主要是作為音頻信號切換器來使用。隨著雙卡雙模手機的普及，模擬開關現(xiàn)在已成了雙卡切換的必備選擇。最新的數(shù)字電視DVB、CMMB等應用在一定條件下也需要使用模擬開關。本文重點闡述為便攜式產(chǎn)品選擇模擬開關時需考慮的設計參數(shù)和關鍵事項。

　　導通電阻與平坦度

　　低導通電阻是模擬開關在音頻切換用途時的主要選擇因素。值得注意的是，導通電阻是針對具體的VCC 、VIN(電壓輸入)及給定負載電流而定義的。在晶體管級，RON為器是長度(L)、寬度(W)、電子與空穴遷移率、氧化層電容、門限電壓及信號電壓的函數(shù)。如下所示：

　　RON會隨著電源電壓的增加而減小。圖1顯示了上海英聯(lián)電子科技有限公司(下文簡稱英聯(lián)電子)的UM4684在不同電源電壓上測得的RON。導通電阻平坦度(RFLAT)即表示RON隨著VIN在0V至VCC或V-至V+)間變化而變化的情況，它是引起THD的主要原因。

　　帶寬、串擾與隔離度

　　隔離度是用來衡量開關導通通道與關閉通道之間的“噪聲”的指標。它在指定頻率上測量，是關閉通道輸入與輸出之間的耦合。串擾是模擬輸入通道與另一通道之間的交叉耦合，有兩種形式：鄰近通道與非鄰近通道。這兩種參數(shù)都以dB表示。在電路設計中通常是一起考慮串擾、隔離度與帶寬指標。雖然某些模擬開關的輸入帶寬高達數(shù)百兆赫，但其帶寬指標本身的意義并不大，因為高頻下的關斷隔離度和串擾都明顯變得更糟糕。

　　例如，在1MHz頻率下的典型開關關斷隔離度為70dB，典型的串擾為-85dB。由于這兩項指標都按20dB/+倍頻下降，所以在100MHz頻率下，關斷隔離度下降為30dB，而串擾增加到-45dB。因此，僅僅考慮帶寬是不夠的，必須考慮在高頻工作條件下這兩項指標是否都能滿足應用要求。

　　提升模擬開關性能

　　(1) 低ICCT

　　便攜式產(chǎn)品通常由電池供電，因此功耗是選擇模擬開關時的一個重要考慮因素。大部分便攜式系統(tǒng)需要多種不同的供電電壓。模擬開關的供電可能來自于電池或經(jīng)過電源管理模塊調(diào)節(jié)過的電源輸出，開關的控制輸入信號也可能來自于電源電壓不同的ASIC。當控制輸入電壓等于0或VCC時，CMOS控制電路的功耗非常低。

　　但對模擬開關而言，只要控制信號輸入電平保持在大于VIH最小值或者小于VIL最大值，開關便會識別控制信號的高低電平。此時控制電壓離0和VCC越遠，功耗越大，如圖2中的紅色曲線所示。更新的ASIC設計逐步走向更小幾何尺寸的工藝，這限制了它們的電壓裕量，因此在新的系統(tǒng)設計中，驅(qū)動控制管腳的電壓不再等于模擬開關的供電電壓。如果使用普通的模擬開關，開關電流消耗通常大于1mA，這將導致過多功耗。

　　對于某些開關，電流消耗甚至高達幾毫安，對功耗敏感的便攜式設備而言，這樣的功耗是無法接受的。大多數(shù)標準模擬開關的產(chǎn)品說明書只給出了典型情況下(即開關輸入控制信號的高電平與開關供電電壓一致)的功耗指標，這容易讓設計工程師感到混淆，他們會驚奇地發(fā)現(xiàn)在低壓ASIC設計中的模擬開關竟有幾毫安的漏電流。英聯(lián)電子的模擬開關改善了控制電路的輸入緩沖器，只要芯片的控制輸入電壓大于VIH或小于VIL內(nèi)，而不是等于0V或VCC，也能保持非常小的功耗。從圖2可看到采用該技術的英聯(lián)電子UM3157模擬開關與普通的同系列模擬開關在ICCT上的顯著區(qū)別。

　　此外，英聯(lián)電子的低ICCT系列模擬開關具有更低的VIH電平值，可以采用較低的控制電平實現(xiàn)開關的高電平切換控制。這種特性大大減少了電路復雜性，特別是在供電電源和控制信號電平不匹配的便攜產(chǎn)品應用中，可省去電平轉(zhuǎn)換模塊，從而有效降低了成本。以圖3所示的模擬開關切換音頻信號為例，如果采用ASIC輸出的1.8V電平作為UM3157控制管腳的輸入，則不必采用電平轉(zhuǎn)移器，就能在漏電流很小的情況下實現(xiàn)開關切換。此外，由于低ICCT模擬開關的電流功耗很低(大約1uA)，且開關的導通電阻隨工作電壓的增加而降低，所以可以采用較高的供電電壓來實現(xiàn)更低的導通電阻。低導通電阻對典型的音頻開關或USB應用而言非常重要。