【導讀】如果要設計一種負責測量多個模擬電壓(但不是所有同時測量)dexitong，keyitongguobaceliangjieguoduolufuyongweidangeshuchuxinhaolaijianhuaxiayoudianlu，suihoucaiyonggongxiangzujianduiyuanshidianyadianpingjinxingchuanxingchuliheshuzihua。zhemezuodehaochushixinhaolianluzujiandeshumuhechicunjiangbicaiyong“按每個通道進行設計”時所需的小得多。正確地實現一種多路複用解決方案需要注意幾個細節
，特別是假如您希望在通道之間實現快速切換、進行準確的測量和保持低功耗。

引言

如果要設計一種負責測量多個模擬電壓(但不是所有同時測量)dexitong，keyitongguobaceliangjieguoduolufuyongweidangeshuchuxinhaolaijianhuaxiayoudianlu，suihoucaiyonggongxiangzujianduiyuanshidianyadianpingjinxingchuanxingchuliheshuzihua。zhemezuodehaochushixinhaolianluzujiandeshumuhechicunjiangbicaiyong“按每個通道進行設計”時所需的小得多。正確地實現一種多路複用解決方案需要注意幾個細節
，特別是假如您希望在通道之間實現快速切換、進行準確的測量和保持低功耗。

快速響應

多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)增(zeng)加(jia)了(le)組(zu)合(he)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)含(han)量(liang)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)當(dang)每(mei)次(ci)多(duo)工(gong)器(qi)切(qie)換(huan)通(tong)道(dao)
，多(duo)路(lu)轉(zhuan)換(huan)信(xin)號(hao)都(dou)將(jiang)改(gai)變(bian)數(shu)值(zhi)。即(ji)使(shi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)並(bing)沒(mei)有(you)快(kuai)速(su)地(di)變(bian)化(hua)，多(duo)路(lu)轉(zhuan)換(huan)信(xin)號(hao)也(ye)會(hui)快(kuai)速(su)改(gai)變(bian)
，因(yin)此(ci)位(wei)於(yu)多(duo)工(gong)器(qi)之(zhi)後(hou)的(de)任(ren)何(he)電(dian)路(lu)都(dou)必(bi)須(xu)對(dui)這(zhe)些(xie)轉(zhuan)換(huan)做(zuo)出(chu)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)。例(li)如(ru)，倘(tang)若(ruo)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)在(zai)讀(du)取(qu)下(xia)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)之(zhi)前(qian)未(wei)完(wan)全(quan)穩(wen)定(ding)至(zhi)目(mu)標(biao)準(zhun)確(que)度(du)，則(ze)某(mou)個(ge)給(gei)定(ding)通(tong)道(dao)的(de)測(ce)量(liang)值(zhi)會(hui)取(qu)決(jue)於(yu)前(qian)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)的(de)數(shu)值(zhi)，這(zhe)相(xiang)當(dang)於(yu)通(tong)道(dao)至(zhi)通(tong)道(dao)串(chuan)擾(rao)。

由於多工器的導通電阻不是零，因此常常需要采用一個運放來緩衝輸出。圖1示出了一款多路轉換的電路，其在MUX之前給每個通道布設一個運放，而在MUX之後則安置一個共享運放。這裏我們考慮的是下遊共享運放的性能。

圖1：多路轉換的係統。位於輸入端的LT6011緩衝器具有高輸入阻抗。位於MUX之後的LT6020能在MUX改變通道時快速轉換。LT6020特殊的輸入電路可避免在MUX輸入端上出現電壓毛刺

具(ju)有(you)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)運(yun)放(fang)之(zhi)速(su)度(du)往(wang)往(wang)很(hen)慢(man)。特(te)別(bie)地(di)，運(yun)放(fang)的(de)擺(bai)率(lv)通(tong)常(chang)與(yu)運(yun)放(fang)的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)緊(jin)密(mi)相(xiang)關(guan)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)可(ke)用(yong)於(yu)給(gei)內(nei)部(bu)電(dian)容(rong)器(qi)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)流(liu)占(zhan)運(yun)放(fang)總(zong)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)個(ge)固(gu)定(ding)比(bi)例(li)。

另一方麵
，LT6020yunfangdebailvyaobininyijuqididianyuandianliusuoyujidegaodeduo。gaiqijianshixianzheyifeifangongnengdefangfashigenjushurujieyuededaxiaolaitiaojiebailv
，yincidashurujieyuehexiaoshurujieyuedechulisuduyiyangkuai。

圖2a和2b比較了LT6020和一款具有相似功耗的傳統運放對於瞬態階躍響應的影響。對於傳統的運放
，大信號響應比小信號響應慢得多。然而LT6020對一個10V階躍和一個±200mV階躍的響應一樣幹淨。由於具有這種快速轉換和迅速穩定至一個新數值的能力，加上仍然僅吸收100μA的電源電流
，因而使得LT6020成為布設在多工器之後的緩衝器之上佳選擇。

圖2a：對於小的輸出信號，LT6020的運作情況與具有相同功率級別的其他運放相似。響應受增益帶寬的支配。

圖2b：對於大的輸出信號
，與功率級別相似的其他運放相比，LT6020維持了信號保真度。響應受擺率的支配。

圖3a：一旦控製信號(上方掃跡)改變MUX通道，LT6020輸出(下方掃跡)將從前一個通道上的電壓轉換至下一個通道。中間的掃跡顯示的是至多工器的輸入
，其幾乎沒有電壓毛刺。

圖3b：與圖3a相同的配置，但是在多工器之後布設了一個傳統運放(LT6011)。至多工器之輸入上的信號(中間掃跡)表明：由於有電流流過多工器並進入運放的保護二極管
，因此出現了明顯的毛刺。

避免毛刺

即ji使shi安an放fang在zai多duo工gong器qi之zhi後hou的de運yun放fang足zu夠gou快kuai
，但dan還hai有you另ling一yi個ge重zhong要yao細xi節jie常chang常chang被bei忽hu視shi。大da多duo數shu高gao精jing度du運yun放fang都dou具ju有you跨kua接jie在zai輸shu入ru級ji兩liang端duan的de內nei部bu保bao護hu二er極ji管guan
，旨zhi在zai避bi免mian給gei輸shu入ru級ji上shang敏min感gan的de雙shuang極ji晶jing體ti管guan施shi加jia反fan向xiang偏pian置zhi。當dang多duo工gong器qi從cong一yi個ge通tong道dao切qie換huan至zhi下xia一yi個ge通tong道dao時shi，一yi個ge終zhong端duan上shang的de輸shu入ru電dian壓ya快kuai速su改gai變bian
，而er輸shu出chu(因此包括反饋節點)則尚未改變。這將導致一個大的電流尖峰流過內部保護二極管。這個電流來自哪裏呢?qiyidinglaiziyulianjiezhiduogongqizhishurudedianlu。ruguogaidianluweigaozukang，huozhesuduhuanman
，namecidianliujianfengjiangyinqiyigedianyamaoci。xitongdeshuchusuihoujiangshitugensuigaishurudianyamaoci，suoyizhidaocidianyamaocizixinghuajiezhihoushuchucainengzhunquediwending。

LT6020運放提供了一款針對該問題的獨特解決方案。其輸入器件不僅非常準確，而且具備足夠的堅固性以容許超過5V的反向偏置。於是，負責保護輸入的是一對背對背齊納二極管
，而不是內部保護二極管。因此，對於5V或以下的輸入階躍，不會出現電流尖峰。如圖3a和3b所示
，LT6020運放在傳感器的輸出上幾乎未引起電壓毛刺，而傳統的高精度運放(以LT6011為例)則會引起一個大的電壓毛刺。

結論

把高精度信號正確地多路複用為一個輸出信號需要謹慎地關注細節。LT6020liyongyizudutedetexingjianhualeduolufuyongjiejuefangandesheji。liru，qibailvyuchuyuzhezhongdidianyuandianliushuipingdeqitayunfangxiangbiyaokuaideduo，congershizhinenggouduitongdaobianhuazuochukuaisuxiangying。lingwai，qidutedeshurubaohufanganhaikebimianchuxiandianliujianfeng，erdangcaiyongchuantongdegaojingduyunfangshi
，zhezhongdianliujianfengjiangzaitongdaoqiehuanqijianyinqishangyouganrao。

（來源：中電網）

推薦閱讀：

LED串中升壓電源調節電流的示例

模擬和數字MEMS麥克風集成進係統設計時的差別

SiC MOSFET AC BTI 可靠性研究

芯科技賦能中國新基建之談談儲能背後的黑科技

運算放大器:模擬電路的“基礎積木”