用于多通道應(yīng)用的多路復(fù)用器和交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)

　 　多路復(fù)用器（復(fù)用器）是特殊形式的模擬開(kāi)關(guān)，其中的兩路或多路輸入被有選擇地連接至單路輸出。復(fù)用器可以是單個(gè)SPDT開(kāi)關(guān)，或者許多可選通道的多種組 合（圖14）。高階復(fù)用器的數(shù)字控制類(lèi)似于二進(jìn)制解碼器，需要使用數(shù)字輸入選擇相應(yīng)的通道（例如，對(duì)于8通道復(fù)用器，需要三個(gè)數(shù)字輸入）。

　　多路輸出選擇器基本上是復(fù)用器的反向用法，即根據(jù)解碼的地址數(shù)據(jù)將一個(gè)輸入連接至兩個(gè)或多個(gè)輸出。許多復(fù)用器可用作多路輸出選擇器。

　　圖14. 低壓多路復(fù)用器（上）和中壓多路復(fù)用器（下）的配置。

　　交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)用于音頻/視頻路由、視頻點(diǎn)播、安保和監(jiān)視系統(tǒng)。交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)通常是M x N型器件，M路輸入中的任意一路或全部輸入可以連接至N路輸出中的任意一路或全部輸出（反之亦然）。這些器件能夠?qū)崿F(xiàn)較大的陣列4。

　　校準(zhǔn)型多路復(fù)用器修正ADC失調(diào)和增益誤差

　　校準(zhǔn)型多路復(fù)用器（cal-mux）主要用于高精度ADC和其它自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一個(gè)封裝內(nèi)部集成了多個(gè)不同元件：用于從輸入基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生精確電壓比的模擬開(kāi)關(guān)、內(nèi)部高精度電阻分壓器、以及選擇不同輸入的多路復(fù)用器。

　 　Cal- mux可用于修正ADC系統(tǒng)中的兩個(gè)主要誤差：失調(diào)和增益誤差。利用內(nèi)部精密分壓器，這些器件在微控制器串行接口控制下，只需幾個(gè)步驟即可測(cè)出增益和失 調(diào)。知道ADC的失調(diào)和增益誤差后，系統(tǒng)軟件可建立修正系數(shù)，對(duì)后續(xù)輸出進(jìn)行修正后便可得到正確讀數(shù)。校準(zhǔn)型多路復(fù)用器接下來(lái)就可作為一個(gè)普通的多路復(fù)用 器使用，但具有周期性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)的功能5。

　　USB開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信

　　通用串 行總線（USB）是一種高速接口，使設(shè)備能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信，也可用于從USB主機(jī)為從機(jī)設(shè)備供電。多個(gè)USB設(shè)備可連接至一臺(tái)計(jì)算機(jī)，采用模擬開(kāi) 關(guān)將USB信號(hào)切換至不同設(shè)備6。大多數(shù)的最新USB應(yīng)用也要求通過(guò)USB接口為便攜設(shè)備充電7。USB 2.0規(guī)范適用于高速信號(hào)，要求高帶寬/低電容的模擬開(kāi)關(guān)，如MAX14531E。

　　HDMI開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻、視頻信號(hào)

　　高清晰度多媒體接口（HDMI）是一種高速接口，用于傳輸無(wú)壓縮數(shù)字音頻/視頻信號(hào)。這種接口可實(shí)現(xiàn)高清TV （HDTV）、DVD播放機(jī)及其他HDMI兼容設(shè)備與PC、筆記本電腦及平板電腦的互連。

　　HDMI包括四對(duì)低壓差分信號(hào)（LVDS）線，用于紅、綠、藍(lán)（RGB）視頻通道和專(zhuān)用時(shí)鐘信號(hào)。理想HDMI開(kāi)關(guān)包括四個(gè)1:2或2:1差分線對(duì)開(kāi)關(guān)，采用n溝道結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)低電容和RON（例如MAX4886）8。

　　Display端口和PCIe開(kāi)關(guān)提高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接性能

　 　外設(shè)組件互連（PCI）擴(kuò)展是一種串行接口（PCI Express接口），能夠使圖形加速端口（AGP）應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更高性能。PCI Express開(kāi)關(guān)能夠與單個(gè)或多個(gè)總線的不同信號(hào)源進(jìn)行互聯(lián)。PCI Express開(kāi)關(guān)的常見(jiàn)應(yīng)用為切換display端口圖像、PC和筆記本電腦擴(kuò)展卡接口及服務(wù)器。

　　有些PCI Express開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)用于在兩個(gè)可能的目標(biāo)之間切換數(shù)據(jù)。例如，MAX4928A和MAX4928B支持在圖形內(nèi)存控制器中心（GMCH）和display端口或PCIe連接器之間切換信號(hào)9。

　　用于工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用的高壓開(kāi)關(guān)

　 　高壓（HV）模擬開(kāi)關(guān)理想用于多種工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用。例如，超聲應(yīng)用中，將高壓脈沖（±100V）施加到傳感器以產(chǎn)生超聲波。為了在傳感器和主系統(tǒng)之間切 換這些脈沖，就需要HV模擬開(kāi)關(guān)。這些開(kāi)關(guān)通常在整個(gè)輸入范圍內(nèi)具有低導(dǎo)通電容和相當(dāng)平坦的RON。HV開(kāi)關(guān)通常具有低電荷注入指標(biāo)，以避免雜散傳輸和相 關(guān)的圖像偽影。許多HV開(kāi)關(guān)器件可通過(guò)SMBus或SPI接口進(jìn)行編程10， 11。

　　結(jié)論

　 　本文實(shí)際上是一份設(shè)計(jì)指南，介紹了當(dāng)今可供使用的多種模擬開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。隨著最近技術(shù)的進(jìn)步，集成式模擬開(kāi)關(guān)提供了更好的開(kāi)關(guān)特性、更低及更高的電源 電壓，以及應(yīng)用相關(guān)的設(shè)計(jì)。無(wú)論是性能指標(biāo)還是特殊功能都可提供多種選擇，有經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體的應(yīng)用挑選到合適的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 Maxim應(yīng)用筆記3823：《利用模擬開(kāi)關(guān)切換視頻》，www.maximintegrated.com/AN3823。

　　2 Maxim應(yīng)用筆記764：《Interfacing Switches and Relays to the Real World in Real Time》，www.maximintegrated.com/AN764。

　　3 Maxim應(yīng)用筆記2854：《低電壓故障保護(hù)》，http://www.maximintegrated.com/AN2854。

　　4 Maxim應(yīng)用筆記795：《Designing Large Video-Crosspoint Systems Just Got Easier》，www.maximintegrated.com/AN795。

　　5 Maxim應(yīng)用筆記261：《Calibration-Multiplexers Ease System Calibration》，www.maximintegrated.com/AN261。

　　6 Maxim應(yīng)用筆記4372《為KVM應(yīng)用構(gòu)建8至1 USB開(kāi)關(guān)》，www.maximintegrated.com/AN4372。

　　7 Maxim應(yīng)用筆記3607：《用USB為電池充電》，www.maximintegrated.com/AN3607。

　　8 Maxim應(yīng)用筆記4056：《MAX4929E用于HDMI/DVI低頻開(kāi)關(guān)》，www.maximintegrated.com/AN4056。

　　9 Maxim應(yīng)用筆記4191：《New Switch Facilitates DisplayPort/PCIe Switching》，www.maximintegrated.com/AN4191。

　　10 Maxim應(yīng)用筆記5131：《Maxim用于工業(yè)超聲設(shè)備的高壓方案》，www.maximintegrated.com/AN4191。

　　11 Maxim應(yīng)用筆記4696：《超聲成像系統(tǒng)及主要子功能電子元件的設(shè)計(jì)考慮》，www.maximintegrated.com/AN4696。

　　作者：Usama Munir和David Canny

　　應(yīng)用工程師，Maxim Integrated