附：两种模拟开关

注：1. NO，NC，COM，ADD，EN， EN 或 LE 上超过 V+或 V- 的的信号受内部二极管的钳制。限制正
向二极管电流为最大额定电流值。 2. θJA是在空气条件下，元件直接安装在高效导热性系数的测试板上测量得到的。详细内容参考技术
摘要TB379。
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数据手册 DS-107-00024CN
电源供电考虑
ISL43681 和 ISL43741 的结构是典型的 CMOS 模拟开关，因为它们有 3 个电源引脚：V+,V-,和 GND。 V+和 V- 驱动内部 CMOS 开关，决定它们的模拟电压极限值，因此模拟信号通路和 GND 之间没有连接。 不象用 13V 最大电源电压供电的其他模拟开关，ISL43681 和 ISL43741 的 15V 最大电源电压为 10%容差
引脚图
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真值表
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注：逻辑“0” ≤ 0.8V，逻辑“1” ≥ 2.4V，V+在 2.7V 和 10V 之间。”X”=无影响。
注：逻辑“0” ≤ 0.8V，逻辑“1” ≥ 2.4V，V+在 2.7V 和 10V 之间。”X”=无影响。 订购信息
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引脚描述
引脚 V+ VGND
Hale Waihona Puke ENENLECOM NO ADD N.C.

开放性实验报告题目模拟开关灯学院通信与电子工程学院专业班级学生姓名指导教师成绩目录1．实验任务 (3)2．电路原理图 (3)3．系统板上硬件连线 (3)4．程序设计内容 (4)5．程序框图 (5)6．汇编源程序 (5)7． C语言源程序 (5)8.参考文献： (6)模拟开关灯1．实验任务监视开关K1（接在P3.0端口上），用发光二极管L1（接在单片机P1.0端口上）显示开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，L1熄灭。

单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的P3.0端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当拨开开关K1拨上去，即输入高电平，相当开关断开，当拨动开关K1拨下去，即输入低电平，相当开关闭合。

2．电路原理图3．系统板上硬件连线（1）. 时钟电路，复位电路加上单片机组成单片机最小系统。

本实验采用上电复位电路，内部时钟方式。

（2）．把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“八路发光二极管指示模块”区域中的L1端口上；（3）．把“单片机系统”区域中的P3.0端口用导线连接到“四路拨动开关”区域中的K1端口上；4．程序设计内容（1）．开关状态的检测过程单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的P3.0端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当拨开开关K1拨上去，即输入高电平，相当开关断开，当拨动开关K1拨下去，即输入低电平，相当开关闭合。

单片机可以采用JB BIT，REL或者是JNB BIT，REL指令来完成对开关状态的检测即可。

（2）．输出控制当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；当P1.0端口输出低电平，即P1.0＝0时，发光二极管L1亮；我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0端口输出高电平，使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。

5．程序框图6．汇编源程序ORG 00HSTART: JB P3.0,LIGCLR P1.0SJMP STARTLIG: SETB P1.0SJMP STARTEND7． C语言源程序#include <AT89X51.H>sbit K1=P3^0;sbit L1=P1^0;void main(void){while(1){if(K1==0){L1=0; //灯亮}Else{L1=1; //灯灭}}}8.参考文献：1. 田思庆等《单片机原理及接口技术》中国水利水电出版社；2. 张毅刚等《新编MCS-51单片机应用设计》哈尔滨工业大学出版社；3.谭浩强等《C程序设计》清华大学出版社；。

二、交流噪声容限
反相器对窄脉冲 的噪声容限—交 流噪声容限远高 于直流噪声容限。
交流噪声容限受 电源电压和负载 电容的影响。
图3.3.23 CMOS反相器的交流噪声容限
三、动态功耗
动态功耗：当CMOS 反相器从一种稳定工 作状态突然转变到另 一种稳定的过程中， 将产生附加的功耗。
PD=PC+PT PD为总动态功耗 PC为对负载电容充放
图3.3.xx CMOS三态门电路结构之三 可连接成总线结构。还能实现数据的双向传输。
3.3.6 CMOS电路的正确使用
一、输入电路的静电防护
1、在存储和运输CMOS器件时最好采用金属屏蔽层 作包装材料，避免产生静电。
2、组装、调试时，应使电烙铁和其他工具、仪表、 工作台面等良好接地。操作人员的服装、手套等选用 无静电的原料制作。
图3.5.34 OC门输出并联的接法及逻辑图
2.1 概述
常用的门电路在逻 辑功能上有: 与门、 或门、非门、与非 门、或非门、与或 非门、异或门等几 种。
单开关电路 互补开关电路
图3.1.1 获得高、低电平的基本原理
图3.1.2 正逻辑与负逻辑
一些概念
1、片上系统（SoC） 2、双极型TTL电路 3、CMOS
1961年美国TI公司,第一片数字集成电路 （Integrated Circuits, IC）。
C=1时 Vo=RL*Vi/(RL+RTG) RTG越小越好，并且希望不 受输入电压变化。
图3.3.39 CMOS模拟开关接 负载电阻的情况
四、三态输出的CMOS门电路
高阻态。 此电路结构 总是接在集 成电路的输 出端。
图3.3.40 CMOS三态门电路结构之一

关于单⽚机模拟信号采集⼀些⽅法关于单⽚机模拟信号采集⼀些⽅法2010-10-15 22:51单⽚机系统采集的信号有模拟电压信号、模拟电流信号、PWM信号、数字逻辑信号等。

现在，绝⼤多数传感器输出的信号都是模拟信号量，电流和电压。

所以模拟信号的采集应⽤最为⼴泛，处理过程也相对复杂。

相⽐于模拟信号，PWM信号和数字逻辑信号的采集⽐较直接，单⽚机能够直接处理这类信号，⽆需额外的器件进⾏信号转换。

这⾥的模拟信号是指电压和电流信号，对模拟信号的处理技术主要包括模拟量的选通、模拟量的放⼤、信号滤波、电流电压的转换、V/F转换、A/D转换等。

1．模拟通道选通单⽚机测控系统有时需要进⾏多路和多参数的采集和控制，如果每⼀路都单独采⽤各⾃的输⼊回路，即每⼀路都采⽤放⼤、滤波、采样/保持，A/D等环节，不仅成本⽐单路成倍增加，⽽且会导致系统体积庞⼤，且由于模拟器件、阻容元件参数特性不⼀致，对系统的校准带来很⼤困难；并且对于多路巡检如128路信号采集情况，每路单独采⽤⼀个回路⼏乎是不可能的。

因此，除特殊情况下采⽤多路独⽴的放⼤、A/D外，通常采⽤公共的采样／保持及A／D转换电路(有时甚⾄可将某些放⼤电路共⽤)，利⽤多路模拟开关，可以⽅便实现共⽤。

在选择多路模拟开关时，需要考虑以下⼏点：（1）通道数量通道数量对切换开关传输被测信号的精度和切换速度有直接的影响，因为通道数⽬越多，寄⽣电容和泄漏电流通常也越⼤。

平常使⽤的模拟开关，在选通其中⼀路时，其它各路并没有真正断开，只是处于⾼阻状态，仍存在漏电流，对导通的信号产⽣影响；通道越多，漏电流越⼤，通道间的⼲扰也越多。

（2）泄漏电流在设计电路时，泄漏电流越⼩越好。

采集过程中，信号本⾝就⾮常微弱，如果信号源内阻很⼤，泄漏电流对精度的影响会⾮常⼤。

（3）切换速度在选择模拟开关时，要综合考虑每路信号的采样速率、A/D的转换速率，因为它们决定了对模拟开关的切换速度的要求。

（4）开关电阻理想状态的多路开关其导通电阻为零，⽽断开电阻为⽆穷⼤，⽽实际的模拟开关⽆法到这个要求，因此需考虑其开关电阻，尤其当与开关串联的负载为低阻抗时，应选择导通电阻⾜够低的多路开关。

2．模拟开关灯1．实验任务如图4.2.1所示，监视开关K1（接在P3.0端口上），用发光二极管L1（接在单片机P1.0端口上）显示开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，L1熄灭。

2．电路原理图图4.2.13．系统板上硬件连线（1）．把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“流水灯”区域中的L1端口上；（2）．把“单片机系统”区域中的P3.0端口用导线连接到“独立键盘”区域中的K1端口上；4．程序设计内容（1）．开关状态的检测过程单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的P3.0端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当拨开开关K1拨上去，即输入高电平，相当开关断开，当拨动开关K1拨下去，即输入低电平，相当开关闭合。

单片机可以采用JB BIT，REL或者是JNB BIT，REL指令来完成对开关状态的检测即可。

（2）．输出控制如图3所示，当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；当P1.0端口输出低电平，即P1.0＝0时，发光二极管L1亮；我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0端口输出高电平，使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。

5．程序框图图4.2.26．汇编源程序ORG 00HSTART: JB P3.0,LIGCLR P1.0SJMP STARTLIG: SETB P1.0SJMP STARTEND7．C语言源程序#include <A T89X51.H>sbit K1=P3^0;sbit L1=P1^0;void main(void){while(1){if(K1==0){L1=0; //灯亮}else{L1=1; //灯灭}}}。

4路2选1模拟开关在我们日常生活和工作中，电子设备的使用越来越普及，对于电子元器件的选择也显得愈发重要。

4路2选1模拟开关作为一种常见的电子元器件，以其小巧的体积、高效的性能赢得了市场的青睐。

本文将为您详细介绍4路2选1模拟开关的工作原理、应用场景、优势以及市场前景和选择建议。

一、简介4路2选1模拟开关，从名字就可以看出，它具有4个输入端口，2个输出端口。

这种开关的主要作用是在多个输入信号中选择两个进行输出。

它广泛应用于各种电子设备中，如音频、视频切换器、数据选择器等。

二、工作原理与操作方法4路2选1模拟开关的工作原理是利用电子元器件的导通与截止特性，实现对输入信号的选择与切换。

在使用过程中，用户可以通过控制开关的输入端来选择需要输出的信号。

操作方法很简单，首先，将需要切换的信号接入开关的输入端，然后通过控制器选择需要的输出信号。

这种开关通常具有手动和自动两种操作模式，手动模式下，用户可以直接操作开关选择输出信号；自动模式下，开关会根据预设的条件自动切换输出信号。

三、应用场景与优势4路2选1模拟开关在众多应用场景中，如音频切换、视频切换、信号处理等领域都有广泛的应用。

其优势主要体现在以下几点：1.小巧轻便：相比其他类型的开关，4路2选1模拟开关体积小、重量轻，便于安装和使用。

2.切换速度快：模拟开关的切换速度较快，能够满足高频切换的需求。

3.可靠性高：采用高品质元器件制造，具有较高的稳定性和可靠性。

4.易于控制：操作简单，可通过控制器方便地实现信号切换。

四、市场前景与选择建议随着科技的不断发展，对电子元器件的需求越来越大，4路2选1模拟开关市场前景十分广阔。

在选购时，建议关注以下几点：1.品牌：选择知名品牌，保证产品质量与售后服务。

2.参数：根据实际应用需求，选购合适参数的开关，如输入电压、输出电流等。

3.价格：合理的价格区间，避免过高或过低的价格。

4.口碑：了解其他用户的使用体验，参考口碑评价。

例 2 一个四位逐次逼近型ADC电路， 输入满量程电压 为 5 V， 现加入的模拟电压Ui=4.58 V。 求：
（1） ADC （2）
解 （1） 第一步： 使寄存器的状态为1000， 送入 DAC, 由DAC转换为输出模拟电压
因为Uo二步： 寄存器的状态为1100， 由DAC转换输出的电压 因为Uo＜Ui, 所以寄存器次高位的1也保留。
DAC0832芯片上各管脚的名称和功能说明如下： CS： 片选信号， 输入低电平有效。 ILE： 输入锁存允许信号， 输入高电平有效。 WR1： 输入数据选通信号， 输入低电平有效。 WR2： 数据传送选通信号， 输入低电平有效。 XFER： 数据传送控制信号， 输入低电平有效。 D0～D7： 八位输入数据信号。
图8.7 取样过程
取样电路实质上是一个受控开关。 在取样脉冲CP有效 期τ内， 取样开关接通， 使Uo=Ui； 在其他时间(TS－τ)内， 输 出Uo=0。 因此， 每经过一个取样周期， 在输出端便得到 输入信号的一个取样值。
为了不失真地用取样后的输出信号Uo来表示输入模拟 信号Ui， 取样频率fS必须满足fS≥2fmax（此式为取样定理）。 其中, fmax为输入信号Ui的上限频率（即最高次谐波分量的 频率）。模拟信号经取样后输出一系列的断续脉冲。
图 8.6 DAC0832 (a) 双缓冲器型； (b) 单缓冲器型； (c) 直通型
8.3 模/数转换器(ADC)
1. 取样和保持 取样（又称抽样或采样）是将时间上连续变化的模拟信 号转换为时间上离散的模拟信号，即转换为一系列等间隔的 脉冲。 脉冲的幅值取决于输入模拟量, 其过程如图8.7所示。 图中, Ui为模拟输入信号， CP为取样信号， Uo为取样后输出 信号。

低，不能获得同一瞬时的信号。
传感器
采样/ 保持
模 拟
A/D
缓冲器
总 线
多
路
传感器
采样/ 保持
开 关
控制器
(2)多路模拟开关。 它的作用是切换各路输入信号。系统中通常使用公共的采样保持器、放大器及 A／D 转换器 等器件，因此，需要使用多路开关轮流把各路被测信号分时地与这些公用器件接通。
(3)模拟信号采样与保持。 采样，就是连续信号的离散化。 香侬(Shannon)采样定理——合理选择采样频率 为了保证在采样过程中不丢失原来信号中所包含的信息，采样频率必须按照香侬(Shannon) 采样定理来确定，即要求 fs≥2fmax 式中 fmax 为被采原信号 f(t)的最高有效频率。在实际应用中，常取 fs ≥ (5～10) fmax 采样／保持电路
a．真空吸附手 b．电磁吸附手 c. 灵巧手 第三章 人机接口是指操作者（人）和计算机间的接口。 人机接口 常用输入设备：开关、拨码盘、键盘等。 常用输出设备：显示器（LED、LCD、CRT）、打印机、喇叭等。 1、专用性 2、低速性 3、高性能价格比 机电接口是指机电一体化产品中机械装置与控制微机之间的接口。按信息传递的方向可分为 信息采集接口和控制输出接口。 1、A/D 转换接口及主要技术指标
A／D 转换过程需要一定时间，在这段时间内外部信号会发生变化，从而使得 A／D 的结果与实际会产生误差，为了防止产生误差，要求在此期间内保持采样信号不变。实现这 一功能的电路称为采样／保持电路。
四 数字信号的预处理 预处理任务：去干扰 周期干扰:数字滤波方法消除（软件方法） 随机干扰:选用积分为干扰信号周期整数倍的双积分 A/D（硬件方法） 数字滤波优点： （1）数字滤波过程是计算机的运算过程，不需要额外的硬件设备，不存在阻抗匹配等问题， 可靠性高，稳定性好； （2）可以对频率很低或很高的信号实现滤波； （3）可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数。 但不能代替模拟滤波器？输入信号很小、且有干扰；混叠现象 (1)中值滤波。对缓慢变化的信号中由于偶然因素引起的脉冲干扰具有良好的滤除效果。原 理: 对信号连续进行 n 次采样。然后对采样值排序，并取序列中位值作为采样有效值。 (2)算术平均滤波。原理：对信号连续进行 n 次采样，以其算术平均值作为有效采样值。 适用场合： 该方法对压力、流量等具有周期脉动特点的信号具有良好的滤波效果。

电 子 器 件
Chinese Journal Of Electron Devices
Vol. 30 No. 5 Oct. 2007
Phase Synchronously Demodulating Circuit Using Analog Switches and OPA548
LI Yong , LI Wei , L I She w ei , L U Yong p ing
根据系统的工作原理自整角发送机的输出信号是一种载波信号调制频率为50hz信号的幅值与输入轴的机械转角成正比信号的相位与轴的机械转向有关与激磁信号或者相同或者相反而永磁低速同步电机的驱动信号则要求是模拟信号方向与自整角发送机转轴的机械转向相同大小与轴的机械转角成正比
第 30 卷 第 5 期 2007 年 10 月
基于模拟开关和 OPA548 的同步相敏解调电路
李 勇, 李 巍, 李社伟, 陆永平
( 哈尔滨工业大学 , 哈尔滨 50001)
摘
要: 采用数控模拟开关 CD4052 构成的同步相敏解调电路具有结构 简单, 控制方便等 特点. 将此同步相 敏解调 电路与 大
功率运放 OP A548 一起应用于永磁低速同步电机角 度随动系统 , 可提高整个系统的 控制精度 , 并且相 对于传统 的角度随动 和 指示系统 , 该系统具有结构简单 , 控制特性好等优点 . 试 验结果证明该方案具有很好的工程实用性 .
2. 4 功率运算放大器 OPA548 OPA548 是一种高电压、 大电流型功率运算放 大器, 具有优良小信号放大性能 , 用其驱动多种负载 非常理想. 该模块可单电源或双电源工作 , 而且内部 具有过温和电流过载保护 , 用户可以根据需要进行 精密的限流设计. 此外 , OPA548 能直接检测负载电 流 , 通过电阻、 电位器或具有数控的具有电流或电压 输出的数模转换 器 DAC 等调整器件 , 可将输出电 流在 0~ 5 A 之间进行调节 . 启动/ 状态 ( E/ S) 可提 供两种功能 , 不仅可以禁止输出实现负载切断, 而且 还能减少静态电流以保存电源能量 . 检验 E/ S 管脚 还可用 于确定 OP A548 是 否处于 过热 保护状 态, OPA548 的实际温度工作 范围为 - 45 ~ + 85 . 此 处 OPA548 的典型接法电路如图 6 所示 , 其中负载 R L 就是永磁低速同步电机的一相绕组. 调节电位器 R 2 阻值的大小就可以方便地调节 输出电压 . 当 OPA548 采用 30 V 双电源供电时 , 输 出能达到 26 V.

ADC0809模数转换芯片概述ADC0809是8位逐次逼近型A/D 转换器。

它由一个8路模拟开关、一个地址 锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成（见下图）。

多路开关 可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。

三 态输出锁存器用于锁存A/D 转换完的数字量，当0E 端为高电平时，才可以从三 态输出锁存器取走转换完的数据。

ADC0809内部结构图ADC0809的工作原理图XX 是ADC0809的引脚图。

引脚功能说明如下：• IN0〜IN7： 8个输入通道的模拟输入端 • DO （2一8）〜D7 （2'1）： 8位数字量输出端 • START ：启动信号，加上正脉冲后，A/D 转换开始进行• ALE ：地址锁存信号。

由低至高电平时，把三位地址信号送入通道号地址锁存器，并经译码器得到地址输出，以选择相应的模拟输入通道。

• EOC：转换结束信号，是芯片的输出信号。

转换开始后，EOC 信号变低: 转换结束时，EOC 返回高电平。

这个信号可以作为A/D 转换的状态信号 来査询，也可以直接用作中断请求信号。

• 0E ：输出允许控制端（开数字星输出三态们）。

• CLK ：时钟信号。

最高允许值为640kHzo地锁与码址存译8路二A/D____态 转输换----------------出器----------------存器▲ ▲IN3 EOCIN1DODiIN4 D2IN5D3D4D6 D7LVREFX*)VREFX-)8模 拟开 关• $EF+和％EF-:A/D 转换器的参考电压。

• Vcc-电源电斥。

由于是CMOS 芯片，允许电斥范鬧宽，可以是+5V 〜+15V 。

ADC0809两种封装形式8位模拟开关地址输入通道的关系见表XXo 模拟开关的作用和8选1的 CD4051作用相同表XX 8位模拟开关功能表ADDC ADDB ADDA 输入通道号 0 0 0 INO 0 0 1 INI 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 111IN7ADC0809芯片的转换速度在最高时钟频率卞为lOOus 左右。

模拟开关开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。

最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。

CMOS 模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。

1.单八路模拟开关CD4051CD4051引脚功能见图2。

CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。

其真值表见表1。

“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。

此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。

例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。

1、使用单电源时，CD4051的VEE可以和GND相连。

2、强烈建议A，B，C三路片选端要加上拉电阻。

3、CD4051的公共输出端不要加滤波电容（并联到地），否则不同通道转换后的电压经电容冲放电后会引起极大的误差。

4、禁止输出端（INH）为高电平时，所有输出切断，所以在应用时此端接地。

作音频信号切换时，最好在输入输出端串入隔直电容。

2、用途：CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。

INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。

此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路.如果在八个通道输入一模拟量，在输出端将输出什么输入什么是自己设定3、价格：在1.5元到2.0元之间4、原理圖：5、参数：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。

通带内有纹波，但具有很陡的衰减特性。传递函数中有零点。
按滤波器的结构分：

有源滤波器;
无源滤波器。
25
滤波器的主要技术参数
1、截止频率与谐振频率 截止频率又称转折频率（ ω c） ，是幅频特性 下降3dB的（0.707）所对应的频率。 一个没有衰减损耗的滤波器，谐振频率就是它 自身的固有频率，又叫中心频率（ ω 0）。 2、通带增益K 是指选通的频率范围内滤波器的放大倍数。
1 R1 c C1b0
44
低通滤波器的其它拓扑结构

无限增益多反馈环低通滤波器（MFB）
45
无限增益反馈型低通滤波器的设计
首先查表得a k、bk，并选C 2 10/f c F a k 2 C2 C1 4bk ( K 1) R2 2( K 1)
2 [a kC2 a k 2C2 4bkC1C2 ( K 1) ] c
(3) 滤除无用信号
22
一. 滤波器分类（按照功能分）
(1)低通滤波器（Low Pass Filter）
用于抑制高频信号，通过DC和低频信号。
(2) 高通滤波器（High Pass Filter） 用于抑制DC和低频信号，通过高频信号。 (3) 带通滤波器（Band Pass Filter） 用于通过某一频段信号 (4) 带阻滤波器（Band Reject Filter） 用于阻止某个频段的信号通过。
27
B
|H(ω)|
-3dB 高通滤波器 ω
B：带宽
ω0：中心频率 ωc：转折频率
ωc
|H(ω)| |H(ω)|
-3dB B ω ω0 带通滤波器
-3dB B
ω
ω0 带阻滤波器

CMOS模拟开关及其应用无线电86.12 彭定武CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路具有微功耗、使用电源电压范围宽和抗干扰能力强等特点。

其发展日新月异，应用范围十分广泛。

本文介绍的CMOS 模拟开关集成电路，在音频和视频范围可以使增益控制数字化，和微处理器配合使用可以简化自动控制电路的设计。

下面就MOS场效应管及CMOS模拟开关作一介绍。

MOS场效应管的工作原理金属氧化物半导体场效应三极管是通过光刻或扩散的方法，在P型基片（衬底）上制作两个N型区，在N型区上通过铝层引出两个电极，即源极（S）和漏极（D）。

漏源两个扩散区之间的硅表面上生成一层绝缘的氧化膜（二氧化硅），在氧化膜上也制作一个铝电极，即为栅极（G），两个扩散区和P型衬底分别构成PN结。

如果把源极和衬底相连接，并在栅源极间加正电压UGS,就会在衬底表面形成一个导电的反型层，它把漏源两个N扩散区连接起来，成为可以导电的沟道，见图1（a）。

若在漏源之间也加正电压U DS，则源极与漏极之间将有漏电流I D流通，且I D随U DS的增加而增大。

我们把开始有漏电流产生时的电压叫做开启电压U T，把在P型衬底上形成的导电反型层的场效应管叫做N沟道增强型MOS场效应管。

其符号见图1（b）。

MOS场效应管的漏极特性曲线及漏极电流I D随栅极电压U GS变化的特性曲线如图2所示。

由以上分析，我们可以把MOS管的漏极D和源极S当作一个受栅极电压U GS 控制的开关使用，即当U GS＞U T时，漏极D与源极S之间导通，相当于一个开关接通，导通电阻约几百欧姆。

当U＜U T时漏极D与源极s之间不导通，没有电流流过，则如同开关断开一样。

同样，也可在N型基片上制作两个P型区，以形成P沟道增强型MOS管，见图3。

典型的P沟道增强型MOS管的特性曲线如图4所示。

比较图2和图4我们可以看出，P沟道和N沟道MOS管的特性曲线是相反的。

在了解了MOS管的基本工作原理和特性曲线以后，下面谈谈CMOS开关。

一、模拟开关的定义和作用模拟开关是一种电子元件，它的作用是将模拟信号进行开关控制和调节。

模拟开关可以用来调节电路中的模拟信号通路，比如模拟开关可以控制音频信号的通断和音量大小，也可以控制图像信号的通断和亮度大小等。

二、模拟开关的原理模拟开关的原理主要是通过控制其内部的开关管或者场效应管的通断来实现对模拟信号的控制。

当模拟开关处于打开状态时，模拟信号可以通过开关通路进行传输；当模拟开关处于关闭状态时，则会阻断模拟信号的传输。

这种机械式或电子式的控制方式，使得模拟开关在电路中扮演了重要的角色。

三、模拟开关的结构和组成一个典型的模拟开关通常由控制端、输入端和输出端组成。

控制端用于接收外部控制信号，它可以是数字信号，也可以是模拟信号；输入端用于接收模拟信号输入；输出端用于输出经过开关控制后的模拟信号。

四、模拟开关的类型和应用模拟开关根据其使用场景和功能不同，可以分为电子式模拟开关和机械式模拟开关两种。

电子式模拟开关通常由固态开关管组成，它具有快速响应和可靠性高的特点，广泛应用于音频信号的开关控制、图像信号的路由切换等领域；机械式模拟开关则主要由继电器或机械开关组成，它虽然响应速度较慢，但可以承受的电压和电流较大，适用于高电压、高电流的场合。

五、模拟开关的性能指标和选型在选择模拟开关时，需要注意其通断速度、插入损耗、绝缘电阻、击穿电压等性能指标。

不同的应用场景对模拟开关的性能要求也不同，因此需要根据具体的需求来选择合适的模拟开关型号。

六、模拟开关的发展趋势随着科技的发展，模拟开关也在不断地发展和改进。

未来的模拟开关可能会更加小型化、集成化、高性能化，以满足越来越复杂的电子设备和通信系统对信号控制的需求。

总结：模拟开关作为电子元件的一种，具有重要的控制和调节作用。

它通过控制模拟信号的通路，实现对信号的开关控制和调节。

在电子领域的各个应用场景中，模拟开关都扮演着重要角色，其性能指标和选型也对电子系统的性能和稳定性起着至关重要的作用。

如何设计和实现电子电路的开关控制电子电路中的开关控制是一项基础而关键的技术，它在各种电子设备和系统中起着至关重要的作用。

本文将介绍如何设计和实现电子电路的开关控制，并探讨其中的一些关键要点。

一、开关控制的基本原理在电子电路中，开关控制是通过控制电压或电流来实现的。

常见的开关控制方式有两种：模拟开关和数字开关。

模拟开关通过改变电压或电流的大小来实现对电路的控制；而数字开关通过控制信号的高低电平来打开或关闭电路。

二、设计电子电路的开关控制在设计电子电路的开关控制时，首先需要确定所需的控制信号类型：模拟信号还是数字信号。

如果是模拟信号，可以选择使用模拟开关；如果是数字信号，可以选择使用数字开关。

1. 模拟开关的设计模拟开关一般由晶体管或场效应管等器件构成。

在设计模拟开关时，需要考虑以下几个要点：a) 确定工作电压和电流范围：根据被控制的电路要求，确定开关的工作电压和电流范围。

b) 选择适当的器件：根据工作电压和电流范围，并结合所需的开关速度和功耗等要求，选择适当的晶体管或场效应管等器件。

c) 连接电路：根据选择的器件和电路要求，将开关和被控制的电路正确地连接起来。

d) 控制信号处理：如果控制信号为模拟信号，需要进行对应的信号处理，如放大、滤波等，以满足开关的控制要求。

2. 数字开关的设计数字开关一般由逻辑门或触发器等器件构成。

在设计数字开关时，需要考虑以下几个要点：a) 确定信号电平：根据被控制的电路要求，确定开关的信号电平，例如高电平为5V，低电平为0V。

b) 选择适当的器件：根据信号电平要求，选择适当的逻辑门或触发器等器件。

c) 连接电路：根据选择的器件和电路要求，将开关和被控制的电路正确地连接起来。

d) 控制信号处理：如果控制信号为其他类型，如串口信号或并口信号，需要进行相应的信号转换或处理，以满足开关的控制要求。

三、实现电子电路的开关控制在实现电子电路的开关控制时，需要根据设计要求进行相应的电路搭建和调试。

模拟开关工作原理
开关工作原理是通过施加外界电压或电流，使得开关内部的电路连接或断开，从而控制电流或信号的流动。

一般来说，开关内部由两个或多个电触点组成，当电触点接通时，电流得以流动，当电触点断开时，电流被阻断。

以下是两种常见的开关工作原理：
1. 机械开关：
机械开关是指通过物理运动来实现电路的连接和断开。

它通常由一个或多个可移动的电触点和一个固定的电触点组成，通过按下或扳动开关，可使可移动电触点与固定电触点进行接触或分离。

当电触点接触时，电流可以流动，当电触点分离时，电流被隔断。

2.电子开关：
电子开关是指通过电子元器件来实现电路的开闭。

常见的电子开关包括二极管、晶体管、继电器等。

其中，二极管和晶体管的工作原理基于半导体材料的特性，通过施加电压或电流来控制半导体材料的电导特性，从而实现电路的开闭。

而继电器则是利用电磁原理，通过施加电流使得电磁线圈产生磁场，进而控制触点的开闭状态，以实现电路的连接或断开。

总之，开关工作原理的核心是通过控制电触点的连接状态，使得电路的开闭得以实现。

机械开关通过物理运动来实现连接和断开，而电子开关则通过电子元器件的属性来控制电路的开闭。

多选一模拟开关电流
1、性能指标模拟开关由于采用的是集成MOS管作为开关的器件实现开关功能。

由于MOS管自身物理特性，在使用的时候需要注意一下几个性能指标。

2、开关最大电流：模拟开关的导通能够承受的最大电流值，现在常见的模拟开关的开关最大电流一般在几百毫安以内。

安培级别的模拟开关很少。

3、开关速度：模拟开关的开关速度一般能达到兆Hz的速度，可以快速实现链路切换。

4、开关耐压：模拟开由于其应用的信号链路为*板低压工作环境，关耐压值一般在15v以内。

常见的有3、3v、5v、12v、1
5、等最大耐压值。

选择时必须注意信号链路的最大电压与器件最大耐压值。

5、导通电阻：常见的模拟开关的导通阻抗一般从几个欧姆到100欧姆之间。

在模拟信号和弱信号设计的时候使用模拟开关必须注意这个参数。

6、关断阻抗：关断阻抗代表着开关的关断能力，关断好坏，一般产品的关断阻抗足以达到抑制相邻两个信号链路相互干扰的能力。