物聯網系統中為什么要使用模擬開關

在物聯網系統中使用模擬開關的原因主要基于模擬開關的多個關鍵特性和其在物聯網應用中的重要作用。以下是詳細的解釋：

模擬開關的關鍵特性

精確控制電流：模擬開關具有精確控制電流的能力，可以在微觀尺度上調整電流的大小，使電流通過電路的部分或全部。這種特性在物聯網設備中尤為重要，因為物聯網設備往往需要精細的電流控制來實現各種功能。

低功耗設計：模擬開關在開啟和關閉時，能將電流控制在最低可行范圍內，有效減少能量消耗，避免不必要的能量浪費。這對于物聯網設備，尤其是那些依賴電池供電的設備來說，是至關重要的。

高穩定性和長壽命：模擬開關在開關操作過程中幾乎沒有接觸電阻或機械磨損，從而提高了其使用壽命。此外，由于模擬開關精確控制電流，不會產生過大的電流沖擊，進一步降低了元件的損壞風險。這種穩定性和長壽命的特性使得模擬開關在需要高可靠性和持久性的物聯網應用中非常重要。

便于集成和控制：模擬開關具有較小的尺寸和便于集成的特點，可以方便地嵌入到各種物聯網設備中。同時，模擬開關也可以通過數字信號進行遠程控制，使得用戶可以靈活地控制電流的開啟和關閉。這種特性使得模擬開關在物聯網系統中得到廣泛應用。

模擬開關在物聯網系統中的作用

信號切換與傳輸：模擬開關主要完成信號鏈路中的信號切換功能，采用MOS管的開關方式實現了對信號鏈路關斷或者打開。在物聯網系統中，模擬開關可以確保信號在不同設備或模塊之間準確、高效地傳輸。

優化系統性能：通過精確控制電流和信號傳輸，模擬開關有助于優化物聯網系統的整體性能。例如，在需要精確控制設備狀態的場景中，模擬開關可以確保設備以最佳狀態運行，從而提高系統的穩定性和效率。

降低系統成本：由于模擬開關具有低功耗、高穩定性和長壽命等特點，使用模擬開關可以降低物聯網系統的整體成本。例如，通過減少能量消耗和降低元件損壞率，模擬開關可以延長設備的使用壽命并降低維護成本。

本文會再為大家詳解傳感器家族中的一員——模擬開關。

模擬開關定義

模擬開關，英文名Analog switches；主要是完成信號鏈路中的信號切換功能，用模擬器件的特性實現，稱為模擬開關。模擬開關是一種三穩態電路，它可以根據選通端的電平，決定輸人端與輸出端的狀態。當選通端處在選通狀態時，輸出端的狀態取決于輸入端的狀態；當選通端處于截止狀態時，則不管輸入端電平如何，輸出端都呈高阻狀態。模擬開關在電子設備中主要起接通信號或斷開信號的作用。由于模擬開關具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等特點，因而，在自動控制系統和計算機中得到了廣泛應用。

模擬開關與其他開關對比

模擬開關與普通機械開關對比

模擬開關在電子設備中主要起接通信號或斷開信號的作用。與其他機械開關相比，模擬開關具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等特點，因而，在自動控制系統和計算機中得到了廣泛應用。

模擬開關與數字開關對比

當模擬開關集成芯片（IC）開啟時，會將模擬和數字信號從輸入引腳傳導到輸出引腳，而且無論信號的傳播方向如何，它們都可以傳輸模擬信號和數字信號。而數字開關只能接受數字信號，并在輸出引腳上復制輸入引腳上的邏輯電平。當模擬開關關閉時，模擬開關還可在其端子處隔離設備，而數字開關關閉時，它將返回默認邏輯狀態。

模擬開關與繼電器差別

控制方式的不同

繼電器是通過電磁吸合機構控制回路的開關元件，其控制方式基于數字信號，例如計算機信號或PLC控制信號等。而模擬開關則通過機械結構或半導體元件實現開關功能，控制方式基于模擬信號，如電壓或電流等。

工作原理的不同

繼電器的原理是利用電磁感應產生的磁力來控制開關動作，電磁線圈產生磁場后吸引動作部件，觸點實現閉合或斷開。而模擬開關則是通過機械或電子元件的物理特性來實現開關狀態的改變，例如調節電阻或電容等。

精度和電氣特性的不同

在精度方面，繼電器的動作時間和重復性相對較差，普遍在幾毫秒至幾十毫秒之間，而模擬開關的操作精度比較高，通常在數微秒至數毫秒之間。同時，繼電器的絕緣性和電流承載能力相比模擬開關也更強，但正因如此，繼電器的價格相對較高，體積也較大，而模擬開關則更為輕便和便宜。

應用場景的不同

繼電器適用于需要控制高電流或高壓電路的場合，例如電力系統、通信等領域。而模擬開關則適用于需要精細調節或直接控制模擬信號的場合，例如音頻系統、傳感器應用等領域。

模擬開關的工作原理

模擬開關電路由兩個或非門、兩個場效應管及一個非門組成，如圖一所示。模擬開關的真值表見下表。

模擬開關的工作原理如下：當選通端Ｅ和輸人端Ａ同為1時，則S2端為０，Ｓ1端為１，這時ＶＴ1導通，ＶＴ2截止，輸出端Ｂ輸出為１，Ａ=Ｂ，相當于輸入端和輸出端接通。

當選通Ｅ為0時，而輸人端Ａ為０時，則S2端為1，S1端為０，這時ＶＴ1截止，VT2導通，輸出端Ｂ為０，Ａ＝Ｂ，也相當于輸人端和輸出端接通。

當選通端Ｅ為０時，這時ＶＴ1和ＶＴ2均為截止狀態，電路輸出呈高阻狀態。

從上面的分析可以看出，只有當選通端Ｅ為高電平時，模擬開關才會被接通，此時可從Ａ向Ｂ傳送信息；當輸人端Ａ為低電平時，模擬開關關閉，停止傳送信息。

模擬開關的分類

由于采用了MOS管的開斷性能，模擬開關回路可以實現較高的關斷阻抗，一般是兆歐姆以上的關斷阻抗；和很低的導通阻抗，一般為幾個歐姆級別，因此可以很好的實現信號鏈路切換和斷開隔離的作用。根據應用需求不同；模擬開關可以分為音頻模擬開關、視頻模擬開關、通用模擬開關，多路模擬開關等。

多路模擬開關

是從多個模擬輸入信號中切換選擇所需輸入通道模擬輸入信號電路。場效應晶體管作為模擬開關而得到廣泛應用。其優點是工作速度可達10的6次方次/3，導通電阻低（5~25歐），截止電阻高達10的10次方歐。

研究表明：只有正確選擇多路開關的種類，注意多路開關與相關電路的合理搭配與協調,保證各電路單元有合

適的工作狀態，才能充分發揮多路開關的性能，甚至彌補某性能指標的欠缺,收到預期的效果。目前市場上的多路開關以CMOS電路為主。

模擬開關的性能指標

模擬開關由于采用的是集成MOS管作為開關的器件實現開關功能；由于MOS管自身物理特性，在使用的時候需要注意一下幾個性能指標：

開關速度：

模擬開關的開關速度一般能達到兆Hz的速度，可以快速實現鏈路切換。

開關耐壓：

模擬開由于其應用的信號鏈路為電子板低壓工作環境，關耐壓值一般在15v以內；常見的有3.3v、5v、12v、15、等最大耐壓值；選擇時必須注意信號鏈路的最大電壓與器件最大耐壓值。

開關最大電流：

模擬開關的導通能夠承受的最大電流值，現在常見的模擬開關的開關最大電流一般在幾百毫安以內；安培級別的模擬開關很少。

導通電阻：

常見的模擬開關的導通阻抗一般從幾個歐姆到100歐姆之間；在模擬信號和弱信號設計的時候使用模擬開關必須注意這個參數。

關斷阻抗：

關斷阻抗代表著開關的關斷能力，關斷好壞，一般產品的關斷阻抗足以達到抑制相鄰兩個信號鏈路相互干擾的能力。

供應商A：江蘇潤石科技

https://www.run-ic.com/

1、產品能力

（1）選型手冊

https://www.run-ic.com/goods/23.html

（2）主推型號1：RS2057

對應的產品詳情介紹

硬件參考設計

2、支撐

（1）技術產品

技術資料

本文章源自奇跡物聯開源的物聯網應用知識庫Cellular IoT Wiki，更多技術干貨歡迎關注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知識庫（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）

歡迎同學們走進AmazIOT知識庫的世界！

這里是為物聯網人構建的技術應用百科，以便幫助你更快更簡單的開發物聯網產品。

Cellular IoT Wiki初心：

在我們長期投身于蜂窩物聯網 ODM/OEM 解決方案的實踐過程中，一直被物聯網技術碎片化與產業資源碎片化的問題所困擾。從產品定義、芯片選型，到軟硬件研發和測試，物聯網技術的碎片化以及產業資源的碎片化，始終對團隊的產品開發交付質量和效率形成制約。為了減少因物聯網碎片化而帶來的重復開發工作，我們著手對物聯網開發中高頻應用的技術知識進行沉淀管理，并基于 Bloom OS 搭建了不同平臺的 RTOS 應用生態。后來我們發現，很多物聯網產品開發團隊都面臨著相似的困擾，于是，我們決定向全體物聯網行業開發者開放奇跡物聯內部沉淀的應用技術知識庫 Wiki，期望能為更多物聯網產品開發者減輕一些重復造輪子的負擔。

Cellular IoT Wiki沉淀的技術內容方向如下：

奇跡物聯的業務服務范圍：基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物聯網模組，為客戶物聯網ODM/OEM解決方案服務。我們的研發技術中心在石家莊，PCBA生產基地分布在深圳、石家莊、北京三個工廠，滿足不同區域&不同量產規模&不同產品開發階段的生產制造任務。跟傳統PCBA工廠最大的區別是我們只服務物聯網行業客戶。

連接我們，和10000+物聯網開發者一起 降低技術和成本門檻

讓蜂窩物聯網應用更簡單~~

哈哈你終于滑到最重要的模塊了，

千萬不！要！劃！走！忍住沖動！~

歡迎加入飛書“開源技術交流群”，隨時找到我們哦~

點擊鏈接如何加入奇跡物聯技術話題群（https://rckrv97mzx.feishu.cn/docx/Xskpd1cFQo7hu9x5EuicbsjTnTf）可以獲取加入技術話題群攻略

Hey 物聯網從業者，

你是否有了解過奇跡物聯的官方公眾號“eSIM物聯工場”呢？

這里是奇跡物聯的物聯網應用技術開源wiki主陣地，歡迎關注公眾號，不迷路～

及時獲得最新物聯網應用技術沉淀發布

（如有侵權，聯系刪除）

審核編輯 黃宇