Интегральные микросхемы аналоговых ключей: основные параметры, примеры применения. Основные достоинства биполярного ключа

21  Вопрос: Интегральные  микросхемы  аналоговых  ключей: основные  параметры,  примеры  применения.

Аналоговыми ключами обычно называют элементы, которые в открытом состоянии передают сигнал с минимальными искажениями, а в закрытом состоянии отключают цепи источников сигналов от цепей потребления.

Различают диодные ключи, ключи на биполярных транзисторах и ключи на полевых транзисторах, в том числе на МОП-транзисторах.

Основные достоинства биполярного ключа: высокое быстродействие, малое сопротивление ключа в открытом состоянии, малые токи утечки. Недостатки: достаточно большое остаточное напряжение и протекание тока управления по цепи аналогового сигнала, что усложняет схемотехнику при их применениях. Чаще всего биполярные ключи используются для переключения постоянных по уровню опорных напряжений.

В настоящее время для переключения аналоговых сигналов наибольшее распространение получили ключи на полевых транзисторах с управляющими p-n переходами и МОП-структурах. Это связано с такими их преимуществами, как отсутствие напряжений смещения, малые токи утечки и управления.

Особенностью ключей на МОП-транзисторах является сильная зависимость прямого сопротивления от входного аналогового сигнала (ток стока меняется в зависимости от напряжения затвор-исток, что приводит к возникновению дополнительных нелинейных искажений (для изменяющихся во времени аналоговых сигналов).

Указанные недостатки в значительной мере преодолеваются в ключах на комплементарных МОП-транзисторах (КМОП-транзисторах), состоящих из параллельно включенных p- и n-канального МОП-транзисторов. Как видно из рис. 1 изменение прямого сопротивления существенно меньше, что позволяет реализовывать на них ключи с большим диапазоном изменения входных сигналов. Кроме того, поскольку на затворы обоих транзисторов приходят управляющие сигналы разных знаков, прохождение их фронтов и спадов в значительной мере компенсируется. Это позволяет в значительной степени позволяет увеличить быстродействие и снизить уровень коммутируемых сигналов. На таких ключах построена, например, микросхема К590КН2 и многие другие.

Рис. 1 Схема ключевого элемента на КМОП-транзисторе (а), а также зависимость