在切换音频和视频信号时,难点在于如何避免引入噪声,以及因设备电阻或附带电容导致的信号损失。虽然 CMOS 模拟开关既有效又高效,但设计人员需要了解关键的参数折衷才能正确使用它们。在音频或视频信号源间切换可能非常棘手。大多数机械开关或继电器并非为切换多媒体信号而设计,并且可能产生干扰,例如较大的爆音或视觉干扰。开关电路可以从头设计,但这会增加设计复杂性和时间。
为解决此问题,可以使用简单的 CMOS 模拟开关。它们的工作原理与小型半导体继电器相似,允许电流在两个方向流动,且损耗较低。凭借先开后合和低导通电阻等特性,可消除切换期间的音频或视觉噪声,同时减少信号损失。但在实践中,在使用模拟开关之前,设计人员还需要考虑各种规格的权衡。本文将首先讨论模拟开关基础知识和相关的设计权衡,然后介绍合适的解决方案及其使用方法。
模拟开关使用并行的 P 沟道 MOSFET 与 N 沟道 MOSFET 来创建双向开关。ON Semiconductor 的 NS5B1G384 SPST 常闭模拟开关便是一个简单的 CMOS 模拟开关示例(图 1)。控制输入根据器件配置是常开 (NO) 还是常闭 (NC),将适当的逆变和非逆变信号发送到 MOSFET 栅极。
图 1:简单 SPST 模拟开关的高级表示。单个触点根据控制输入信号 IN 的状态来接通和断开
理想情况下,模拟开关应具有尽可能低的开关电阻 (RON)。实现方法是设计 CMOS 开关,通过增加 MOSFET 漏极/源极面积,为电子流动创造更多表面积并降低导通电阻。但是