ZHCAAD4C June   2021  – November 2021 CD4052B , TS3A225E , TS3A44159

 

  1.   商标
  2. 1引言
  3. 2半导体开关
    1. 2.1 NMOS 开关
    2. 2.2 PMOS 开关
  4. 3信号开关基本结构
    1. 3.1 NMOS 串联开关
    2. 3.2 NMOS/PMOS 并联开关
    3. 3.3 带有电荷泵的 NMOS 串联开关
  5. 4数字开关应用中的关键问题
    1. 4.1  电源和控制电压要求
    2. 4.2  轨至轨运行
    3. 4.3  下冲
    4. 4.4  ron
    5. 4.5  Cio(off)
    6. 4.6  Cio(on)
    7. 4.7  Ci（控制输入电容）
    8. 4.8  泄漏电流
    9. 4.9  启用和禁用延迟和传播延迟
    10. 4.10 部分断电
    11. 4.11 电压转换
  6. 5信号开关系列
    1. 5.1 CBT-C 系列
      1. 5.1.1 CBT-C 系列特性
        1. 5.1.1.1 VO 和 VI
        2. 5.1.1.2 ron 和 VI
        3. 5.1.1.3 下冲保护
      2. 5.1.2 CBT-C 系列应用
        1. 5.1.2.1 总线隔离
    2. 5.2 CBTLV 系列
      1. 5.2.1 CBTLV 系列特性
    3. 5.3 CB3Q 系列
      1. 5.3.1 CB3Q 系列特性
        1. 5.3.1.1 VO 和 VI
        2. 5.3.1.2 ron 和 VI
        3. 5.3.1.3 高频运行
        4. 5.3.1.4 输出偏斜
        5. 5.3.1.5 频率响应
        6. 5.3.1.6 相邻通道串扰
      2. 5.3.2 CB3Q 系列应用
        1. 5.3.2.1 USB 应用中的多路复用器
    4. 5.4 CB3T 系列
      1. 5.4.1 CB3T 系列特性
        1. 5.4.1.1 VO 和 VI
        2. 5.4.1.2 ron 和 VI
        3. 5.4.1.3 高频运行
      2. 5.4.2 CB3T 系列应用
        1. 5.4.2.1 笔记本电脑中外部监视器终端的电压转换
  7. 6应用
    1. 6.1 多路复用 USB 外围设备
    2. 6.2 多路复用以太网
    3. 6.3 笔记本电脑扩展坞
  8. 7结论
  9. 8参考文献
  10. 9修订历史记录
  11.   A 测试测量电路
    1.     A.1 ron 测量设置
    2.     A.2 VO 和 VI 特性的测量设置
    3.     A.3 电压-时间波形测量（开关开启）
    4.     A.4 电压-时间波形测量（开关关断）
    5.     A.5 输出偏斜测量
    6.     A.6 下冲测量的仿真设置
    7.     A.7 用于衰减测量的实验室设置
    8.     A.8 用于关断隔离测量的实验室设置
    9.     A.9 用于串扰测量的实验室设置

4.3 下冲

下冲是高速应用中的一种典型现象，其中阻抗不匹配会导致系统出现过度振铃，这会给通过关断来隔离不同总线的总线开关带来严重问题。在此状态下，n 通道传输晶体管的栅极电压处于地电势，但任一 I/O 端口上的负电压幅值大于 NMOS VT 将导致开关导通并且不再隔离总线。所以，如果信号开关设计中不包含下冲保护电路，那么幅值大且持续时间长的下冲会导致数据损坏。图 4-3 中的原理图展示了下冲现象。对于 0V 至 VCC 范围内的正常输入电压，开关处于高阻抗状态，输出总线与输入总线隔离。隔离总线上发生的下冲会引发故障，如图 4-3 所示。

GUID-96122BC4-7AF3-42F3-946C-F7A5616F570C-low.gif图 4-3 禁用时 NMOS 串联开关器件中的下冲现象

有两种解决方案可防止 NMOS 在下冲期间（即使在禁用时）闭合：

  • 抓取或钳制输入下冲能量。在这种方法中，钳位电路接地或连接到 VCC。该钳位电路可防止 NMOS 在发生下冲事件时闭合。
    • 肖特基钳位。采用这种方法时，肖特基二极管从开关的 I/O 端口接地。当 I/O 端口的电压低于接地电压时，二极管正向偏置并钳制源极或漏极电压，使输入和输出保持隔离。这种类型器件的一个例子是 TI 提供的 CBTS 总线开关。
    • 有源钳位至 VCC。采用这种方法时，有源钳位电路连接到 VCC，通过将输入电压拉至 VCC 来抵消下冲电压。这种类型器件的一个例子是 TI 提供的 CBTK 总线开关。
  • 强制使用 NMOS 的栅极电压跟踪负输入电压，TI 全新的 CBT-C 系列就是使用这种方法来防止下冲。本应用报告稍后将介绍这种保护方法。