SGM4583X 高壓 CMOS 模擬開關:特性、應用與技術解析
引言
在電子工程師的日常設計工作中,模擬開關是一種不可或缺的電子元件。今天,我們就來深入探討 SGMICRO 公司推出的 SGM4583X 高壓 CMOS 模擬開關。這款開關具有諸多出色的特性,適用于多種應用場景,下面我們將詳細了解它的各項參數和性能。
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一、產品概述
SGM4583X 是一款 TTL/CMOS 兼容的模擬多路復用器,由三個單刀雙擲(SPDT)開關組成。它的供電方式較為靈活,可以采用 +3.6V 至 +11V 的單電源供電,也能使用 ±1.8V 至 ±5.5V 的雙電源供電。其顯著特點包括高電壓、低導通電阻和低失真,這些高性能特性使得它在眾多應用中表現出色,例如手機、音頻和視頻信號路由等領域。
當使用單 +5V 或雙 ±5V 電源供電時,由于所有數字輸入的邏輯閾值在 0.8V 至 2.4V 之間,因此能夠保證 TTL/CMOS 邏輯兼容性。該產品提供了 Green SOIC - 16、SSOP - 16、TSSOP - 16 和 TQFN - 3×3 - 16L 等多種封裝形式,并且可以在 -40℃ 至 +125℃ 的環境溫度范圍內正常工作。
二、產品特性
2.1 電源電壓范圍
- 單電源:電壓范圍為 +3.6V 至 +11V,能夠滿足不同的供電需求。
- 雙電源:電壓范圍為 ±1.8V 至 ±5.5V,為設計提供了更多的靈活性。
2.2 導通電阻
- 在 ±5V 電源供電時,導通電阻最大為 51Ω。
- 單 +5V 電源供電時,導通電阻最大為 84Ω。
2.3 其他特性
- 低導通電阻平坦度:確保信號傳輸的穩定性。
- 低漏電流:關斷漏電流和導通漏電流最大均為 ±1μA,減少了能量損耗。
- 低串擾:在 (R_{L}=50 Omega) 、(f = 1 MHz) 的條件下,串擾為 -85dB,有效減少信號干擾。
- 高關斷隔離度:同樣在 (R_{L}=50 Omega) 、(f = 1 MHz) 的條件下,關斷隔離度為 -62dB,保證了信號的獨立性。
- 低失真:在 (R_{L}=600 Omega) 、(f = 20 Hz) 至 20kHz 的范圍內,失真度僅為 0.02%,確保信號的高質量傳輸。
- 軌到軌輸入輸出操作:能夠充分利用電源電壓范圍。
- TTL/CMOS 邏輯兼容:方便與其他數字電路集成。
- 寬工作溫度范圍:-40℃ 至 +125℃,適用于各種惡劣環境。
三、應用領域
SGM4583X 的高性能使其在多個領域得到廣泛應用:
- 汽車領域:可用于汽車電子系統中的信號路由和切換。
- 手機:在手機的音頻和視頻信號處理中發揮重要作用。
- 便攜式設備:如平板電腦、手持測試儀等,其低功耗和高性能特性能夠滿足便攜式設備的需求。
- 采樣保持電路:為采樣保持電路提供穩定的開關功能。
- 電池供電系統:低漏電流特性有助于延長電池續航時間。
- 音頻和視頻信號路由:確保音頻和視頻信號的高質量傳輸。
四、封裝與訂購信息
| SGM4583X 提供了多種封裝形式,每種封裝都有對應的訂購編號和包裝選項,具體信息如下表所示: | MODEL | PACKAGE DESCRIPTION | SPECIFIED TEMPERATURE RANGE | ORDERING NUMBER | PACKAGE MARKING | PACKING OPTION |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SGM4583X | SOIC - 16 | -40°C 至 +125°C | SGM4583XS16G/TR | SGM4583XS16 XXXXX | Tape and Reel, 2500 | |
| SSOP - 16 | -40°C 至 +125°C | SGM4583XQS16G/TR | SGM4583 XQS16 XXXXX | Tape and Reel, 3000 | ||
| TSSOP - 16 | -40°C 至 +125°C | SGM4583XTS16G/TR | SGM4583 XTS16 XXXXX | Tape and Reel, 3000 | ||
| TQFN - 3x3 - 16L | -40°C 至 +125°C | SGM4583XTQ16G/TR | 4583TQ XXXXX | Tape and Reel, 3000 |
其中,XXXXXX 代表日期代碼、跟蹤代碼和供應商代碼。
五、絕對最大額定值
| 在使用 SGM4583X 時,需要注意其絕對最大額定值,以避免對設備造成永久性損壞。具體參數如下: | 參數 | 數值 |
|---|---|---|
| (V_{CC}) | -0.3V 至 13.2V | |
| GND | -0.3V 至 6V | |
| 任何端子的電壓 | ((V{EE} - 0.3V)) 至 ((V{CC} + 0.3V)) | |
| 任何端子的連續電流 | ±20mA | |
| 峰值電流(1ms 脈沖,10% 占空比) | ±40mA | |
| 結溫 | +150℃ | |
| 存儲溫度范圍 | -65℃ 至 +150℃ | |
| 引腳焊接溫度(10s) | +260℃ | |
| ESD 敏感度(HBM) | ±3000V | |
| ESD 敏感度(CDM) | ±1000V |
需要注意的是,內部二極管會鉗位任何超過 (V{CC}) 或 (V{EE}) 的信號電壓,同時要將通過正向二極管的電流限制在最大額定值以內。
六、推薦工作條件
SGM4583X 的推薦工作溫度范圍為 -40℃ 至 +125℃。在使用過程中,應避免超過絕對最大額定值的應力,因為長時間暴露在絕對最大額定值條件下可能會影響設備的可靠性,并且在推薦工作條件之外的任何條件下,并不保證設備的正常功能。
七、引腳配置與功能
7.1 引腳配置
| SGM4583X 的引腳配置在不同封裝形式下有所不同,但功能基本一致。以 TQFN - 3×3 - 16L 封裝為例,其引腳分布如下: | PIN | TQFN - 3x3 - 16L | NAME | FUNCTION |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 15 | Y1 | 模擬開關 “Y” 常開輸入引腳 | |
| 2 | 16 | YO | 模擬開關 “Y” 常閉輸入引腳 | |
| 3 | 1 | Z1 | 模擬開關 “Z” 常開輸入引腳 | |
| 4 | 2 | Z | 模擬開關 “Z” 輸出引腳 | |
| 5 | 3 | Z0 | 模擬開關 “Z” 常閉輸入引腳 | |
| 6 | 4 | ENABLE | 數字使能控制引腳,通常連接到 GND | |
| 7 | 5 | VEE | 負模擬電源電壓輸入引腳,單電源工作時連接到 GND | |
| 8 | 6 | GND | 接地 | |
| 9 | 7 | C | 數字信號輸入 C 引腳 | |
| 10 | 8 | B | 數字信號輸入 B 引腳 | |
| 11 | 9 | A | 數字信號輸入 A 引腳 | |
| 12 | 10 | X0 | 模擬開關 “X” 常閉輸入引腳 | |
| 13 | 11 | X1 | 模擬開關 “X” 常開輸入引腳 | |
| 14 | 12 | X | 模擬開關 “X” 輸出引腳 | |
| 15 | 13 | Y | 模擬開關 “Y” 輸出引腳 | |
| 16 | 14 | Vcc | 正模擬和數字電源電壓輸入引腳 | |
| Exposed Pad | EP | 外露焊盤,連接到 VEE 引腳 |
需要注意的是,任何輸入引腳都可以用作輸出引腳,任何輸出引腳也可以用作輸入引腳,信號在兩個方向上的傳輸效果相同。
7.2 功能表
| SGM4583X 的功能表如下: | ENABLE INPUT | SELECT INPUTS | ON SWITCHES | ||
|---|---|---|---|---|---|
| C | B | A | |||
| H | X | X | X | All Switches Open | |
| L | L | L | L | X - X0, Y - Y0, Z - Z0 | |
| L | L | L | H | X - X1, Y - Y0, Z - Z0 | |
| L | L | H | L | X - X0, Y - Y1, Z - Z0 | |
| L | L | H | H | X - X1, Y - Y1, Z - Z0 | |
| L | H | L | L | X - X0, Y - Y0, Z - Z1 | |
| L | H | L | H | X - X1, Y - Y0, Z - Z1 | |
| L | H | H | L | X - X0, Y - Y1, Z - Z1 | |
| L | H | H | H | X - X1, Y - Y1, Z - Z1 |
其中,X 表示無關項。通過該功能表,我們可以根據不同的輸入信號來控制開關的導通狀態。
八、電氣特性
8.1 雙電源供電情況
| 在雙電源供電((V{CC}=4.5 V) 至 5.5V,(V{EE}=-4.5 V) 至 -5.5V)的情況下,SGM4583X 的電氣特性如下: | 參數 | 符號 | 條件 | 溫度 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 模擬開關 | ||||||||
| 模擬信號范圍 | VX, VY, VZ_, VX, VY, VZ | 全溫度范圍 | (V_{EE}) | (V_{CC}) | V | |||
| 導通電阻 | (R_{ON}) | (V{CC} = 4.5V),(V{EE} = -4.5V),(I{X}, I{Y}, I_{Z} = 1mA) | +25℃ | 36 | 51 | Ω | ||
| 全溫度范圍 | 70 | Ω | ||||||
| 通道間導通電阻匹配 | (Delta R_{ON}) | (V{CC} = 4.5V),(V{EE} = -4.5V),(I{X}, I{Y}, I_{Z} = 1mA) | +25℃ | 3 | 11 | Ω | ||
| 全溫度范圍 | 18 | Ω | ||||||
| 導通電阻平坦度 | (R_{FLAT(ON)}) | (V{CC} = 4.5V),(V{EE} = -4.5V),(I{X}, I{Y}, I_{Z} = 1mA) | +25℃ | 15 | 25 | Ω | ||
| 全溫度范圍 | 30 | Ω | ||||||
| 關斷漏電流 | (I{X(OFF)}, I{Y(OFF)}, I{Z(OFF)}) | (V{CC} = 5.5V),(V{EE} = -5.5V),(V{X}, V{Y}, V{Z} = ±4.5V),(V{X}, V{Y}, V_{Z} = 4.5V) | 全溫度范圍 | ±0.01 | ±1 | μA | ||
| (I{X(OFF)}, I{Y(OFF)}, I_{Z(OFF)}) | (V{CC} = 5.5V),(V{EE} = -5.5V),(V{X}, V{Y}, V{Z} = ±4.5V),(V{X}, V{Y}, V_{Z} = 4.5V) | 全溫度范圍 | ±0.01 | ±1 | μA | |||
| 導通漏電流 | (I{X(ON)}, I{Y(ON)}, I_{Z(ON)}) | (V{CC} = 5.5V),(V{EE} = -5.5V),(V{X}, V{Y}, V_{Z} = ±4.5V) | 全溫度范圍 | ±0.01 | ±1 | μA | ||
| 數字 I/O | ||||||||
| 邏輯輸入高閾值 | (V{AH}, V{BH}, V{CH}, V{ENABLEH}) | 全溫度范圍 | 2.4 | V | ||||
| 邏輯輸入低閾值 | (V{AL}, V{BL}, V{CL}, V{ENABLEL}) | 全溫度范圍 | 0.8 | V | ||||
| 輸入高電流 | (I{AH}, I{BH}, I{CH}, I{ENABLEH}) | (V{A}, V{B}, V{C}, V{ENABLE} = V_{CC}) | 全溫度范圍 | ±0.01 | ±1 | μA | ||
| 輸入低電流 | (I{AL}, I{BL}, I{CL}, I{ENABLEL}) | (V{A}, V{B}, V{C}, V{ENABLE} = 0V) | 全溫度范圍 | ±0.01 | ±1 | μA | ||
| 動態特性 | ||||||||
| 地址轉換時間 | (t_{TRANS}) | (V{X}, V{Y}, V{Z} = ±3V),(R{L} = 300Ω),(C{L} = 35pF),測試電路 1 | +25℃ | 70 | ns | |||
| 使能開啟時間 | (t_{ON}) | (V{X}, V{Y}, V{Z} = 3V),(R{L} = 300Ω),(C{L} = 35pF),測試電路 2 | +25℃ | 60 | ns | |||
| 使能關閉時間 | (t_{OFF}) | (V{X}, V{Y}, V{Z} = 3V),(R{L} = 300Ω),(C{L} = 35pF),測試電路 2 | +25℃ | 70 | ns | |||
| 先斷后通延遲時間 | (t_{D}) | (V{X}, V{Y}, V{Z} = 3V),(R{L} = 300Ω),(C{L} = 35pF),測試電路 3 | +25℃ | 15 | ns | |||
| 電荷注入 | Q | (R{S} = 0Ω),(C{L} = 1nF),(V_{S} = 0V),測試電路 4 | +25℃ | 10 | pC | |||
| 通道間串擾 | (V_{CT}) | (R_{L} = 50Ω),(f = 1MHz),測試電路 5 | +25℃ | -85 | dB | |||
| 關斷隔離度 | (V_{ISO}) | (R_{L} = 50Ω),(f = 1MHz),測試電路 6 | +25℃ |
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