模拟开关（Analog switches）主要是完成信号链路中的信号切换功能。模拟开关与机械开关不同，在使用时需要考虑它的半导体特性：

1. 导通电阻(Ron)随输入信号(VIN)变化而变化

Ron与VIN关系

2.  注入电荷

应用机械开关我们当然希望Ron越低越好，因为低阻可以降低信号的损耗。然而对于模拟开关而言，低Ron并非适用于所有的应用，较低的Ron需要占据较大的芯片面积，从而产生较大的输入电容，在每个开关周期其充电和放电过程会消耗更多的电流。时间常数t=RC，充电时间取决于负载电阻(R)和电容(C)，一般持续几十纳秒。这说明低Ron具有更长的导通和关断时间。为此，选择模拟开关应该综合权衡Ron和注入电荷。

3. 开关耐压

当输入信号过低(低于零电势)或者过高(高于电源电压)时，MOSFET处于反向偏置，当电压达到某一值时(超出限值0.3V)，此时开关无法正常工作，甚至损坏。因此模拟开关在应用中，一定要注意输入信号不可超出规定的范围。

下图是一音响设备前端放大及信号选通部分电路，其中使用了四通道运算放大器和双通道模拟开关：

音响前端放大及信号选通电路

该方案设计本意是当Input=0时，Line_outL和Line_outR音频信号选通。当Input=1时，Phone_outL和Phone_outR音频信号选通。然而当实验机做出后，发现当Input=1时，Line_outL和Line_outR通道有相当一部分信号分别漏到D1和D2端。用网络分析仪测试模拟开关的关断隔离度，当输入信号为10kHz时，开关的关断隔离度为-120dB，因此芯片应该没有问题。

事实上，该电路在模拟开关应用上存在下面两处错误：

1. 模拟开关的输入信号缺少一个直流偏置

模拟开关部分电路可以等效成下图，CMOS工艺的模拟开关输入信号最小只能到-0.3V，如果再低于这个值，芯片将不能正常工作，甚至会损坏。图中模拟开关输入信号没有直流偏置，所以输入信号有一部分处于负值区，模拟开关自然无法正常工作。

模拟开关等效电路

解决办法：将电容C2、C3均去掉，模拟开关输入信号便有了1/2VDC的直流偏置信号，此时模拟开关便可以轨到轨工作。

2. 在D1和D2端缺少耦合电阻

当模拟开关在断开的情况下，其输入与输出端等效串联了一个电容C，如果再假设在模拟开关输出端到地之间有一个等效电阻R，则模拟开关在断开时的等效电路如图所示。

模拟开关断开时等效电路

此时的模拟开关其实等效为一个RC滤波电路，由此不难得出以下公式：

其中，Uout为模拟开关输出信号，Uin为模拟开关输入信号，R为模拟开关输出端电阻负载，C为模拟开关断开时等效电容，f为输入信号频率。

由于模拟开关等效电容C会设计成很小，所以当输入信号f处于音频区时，增益A由R和f同时决定。当R取值较小时，f起主导作用，此时A<<1，信号被有效隔离。当R取值较大时，此时R起主导作用，此时A—>1，信号几乎被完全泄漏过来。所以当输出端悬空时，其输出端与地之间电阻R—>+∞，此时模拟开关完全导通。

修正以上两个错误后，该音频应用电路便可以正常工作了。由以上实例可以看出，充分理解模拟开关的基本概念是正确应用模拟开关的基础。  

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