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[导读]开关是当今最常见的电路元件之一。理想的开关在开启时应具有零电阻,在关闭时应具有无限电阻。信号在启用时必须通过开关而没有任何失真,并且在关闭时应完全隔离。然而,在现实世界中,导通电阻将最小,而关断电阻将具有高电阻。

开关是当今最常见的电路元件之一。理想的开关在开启时应具有零电阻,在关闭时应具有无限电阻。信号在启用时必须通过开关而没有任何失真,并且在关闭时应完全隔离。然而,在现实世界中,导通电阻将最小,而关断电阻将具有高电阻。

横杆技术开关

TI 的交叉开关技术 (CBT) 开关是 TI 原始总线开关系列的一部分,其核心设计为简单的 FET,如图 1 所示。A 和 B 端子是双向 I/O,一旦启用,就可以作为漏极或源极互换。一旦V I/O接近V CC,导通电阻R ON是非线性的。

1:CBT 功能图

低压横杆双边开关

低压 CBT (CBTLV) 双边开关具有单个 P 和 N 沟道晶体管,如图 2 所示。由于 NFET 和 PFET 的并联组合, R ON更平坦。

2:CBTLV 功能图

高带宽交叉开关

高带宽交叉开关 (CB3Q) 开关具有内部电荷泵,可将栅极电压提升至超过轨,从而在整个电压范围内实现低平坦 R ON ——但代价是 I CC更高,如图 3 所示。

3:具有电荷泵电路的 CB3Q

交叉开关转换开关与带二极管开关的交叉开关技术

交叉开关转换 (CB3T) 开关和带二极管的交叉开关技术 (CBTD) 开关具有转换功能。CB3T 开关有一个内部控制电路,可在其输入到输出上启用高到低转换功能。CBTD 开关具有一个内部二极管,可降低使能引脚的工作轨,并允许从高到低转换,如图 4 所示。

4:带有内部二极管的 CBTD

比较交叉总线开关

CBT-C(钳位)、CBTK(有源钳位)和 CBTS(肖特基)开关具有 -2V 下冲保护电路,可在开关关闭时抑制 N 沟道金属氧化物半导体 (NMOS) 晶体管开启,您可以参见图 5。当输入有下冲时,栅极偏置到相同的负电压。

5:具有下冲保护的 CBT-C

比较带宽操作,带电荷泵的 CB3Q 高达 500MHz,是所有开关中最高的。CBT/CB3T 开关具有高达 100MHz 的带宽,如图 6 所示。

6:带宽与 V CC比较

请注意图 7 中的 R ON比较。带有 NMOS 传输晶体管的 CBT 开关具有较低的 R ON电阻,直到 V IN达到约 3V,超过该值时,当 NMOS 开始关闭时,电阻急剧增加。由于 NMOS 和 PMOS 的并联组合,CBTLV 开关具有平坦的 R ON 。由于电荷泵的栅极电压较高,CB3Q在较宽的输入电压范围内具有较低的平坦 R ON 。

7:R ON比较

8 说明了每个开关在不同输入信号和不同工作 V CC电平下的输出行为。注意 CB3Q 的超轨特性、CBTLV 的轨到轨、CBT/CBT-C 的轨下以及 CB3T 的平移特性。

8:CBT 系列的 I/O 信号功能

I OFF保护电路和输出使能的存在可以使这些开关对服务器和背板中的实时插入场景具有吸引力。断电时,交换机可以隔离带有活动 I/O 的系统。使用输出使能控制,您可以在功率上升和下降期间实现隔离。CB3Q 开关有利于 USB 多路复用等高速、高带宽应用。

新型CB3T总线开关系列的工作电压为 3.3V或2.5V ,由于其具有兼容 5V 输入特性因而可提供电压转换。借助其5V 至3V 的电平转换能力,系统设计人员可在使用 5V 及 3.3V 开关电平的 PCI 可热插拔应用上实施 CB3T。PCI 控制器需要能向 3.3V 开关电平转换。在视频应用方面,设计者可利用 CB3T 接近零的传播延迟和 8 ns 启用/禁用时间进行高速视频数据的传输。CB3T 技术也可用于音频应用领域,因为其极低的 Ron(一般为 5  )性能以及差分输入特性可确保高质量的音频传输。CB3T专门为信号交换、电压转换以及隔离(热插拔)应用等设计,用于膝上型电脑、PDA、手机以及配套坞的高性能、低功率接口解决方案。使用 CB3T 的其它优势包括:可用于部分切断电源的Ioff;极低的功率;超低且平坦的导通阻抗 (一般为 4  )可改善传输信号;超低I/O电容可减少电容负载与信号失真。
新型 CB3Q 是第一批总线开关系列器件,其工作电压为 3.3V 或 2.5V ,能够对 0V 至 5V 的数字和模拟信号进行切换(轨对轨切换)。CB3Q 系列器件的工作电压为 3.3V ,能够与 5V 输入及输出信号轻松实现无缝连接,从而使 CB3Q 当之无愧地成为该类型终端设备的理想之首选。
CBT-C是在通用数字总线开关 CBT 系列基础上发展起来全新技术,提供了大量极具创新性的增强型功能,其中包括:后向兼容CBT; -2V下冲保护功能;更快的启用/禁用时间; off功能用于部分切断电源。由于 CBT-C 具有内部钳位功能,可以在 I/O 电压下冲到 -2V 时提供保护,设计者因而可以减少外部组件,进而减少物料清单 (BOM) 以及库存组件。改善过的 CBT-C 系列器件增强了下冲保护功能,而不必在设计中增加额外的外部组件。CBT-C 完全可以替代 CBT 器件以实现更高的性能。



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