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怎么运用模仿开关动态切换音频和视频信号

如何使用模拟开关动态切换音频和视频信号-在切换音频和视频信号时,难点在于如何避免引入噪声,以及因设备电阻或附带电容导致的信号损失。虽然 CMOS 模拟开关既有效又高效,但设计人员需要了解关键的参数折衷才能正确使用它们。

在切换音频和视频信号时,难点在于怎么避免引进噪声,以及因设备电阻或顺便电容导致的信号丢失。尽管 CMOS 模仿开关既有用又高效,但规划人员需求了解要害的参数折衷才干正确运用它们。在音频或视频信号源间切换或许十分扎手。大多数机械开关或继电器并非为切换多媒体信号而规划,而且或许发生搅扰,例如较大的爆音或视觉搅扰。开关电路能够从头规划,但这会添加规划复杂性和时刻。
       为处理此问题,能够运用简略的 CMOS 模仿开关。它们的作业原理与小型半导体继电器类似,答应电流在两个方向活动,且损耗较低。凭仗先开后合和低导通电阻等特性,可消除切换期间的音频或视觉噪声,一起削减信号丢失。但在实践中,在运用模仿开关之前,规划人员还需求考虑各种规格的权衡。本文将首要评论模仿开关基础知识和相关的规划权衡,然后介绍适宜的处理方案及其运用办法。

模仿开关运用并行的 P 沟道 MOSFET 与 N 沟道 MOSFET 来创立双向开关。ON Semiconductor 的 NS5B1G384 SPST 常闭模仿开关就是一个简略的 CMOS 模仿开关示例(图 1)。操控输入依据器材装备是常开 (NO) 仍是常闭 (NC),将恰当的逆变和非逆变信号发送到 MOSFET 栅极。

怎么运用模仿开关动态切换音频和视频信号

 图 1:简略 SPST 模仿开关的高档表明。单个触点依据操控输入信号 IN 的状况来接通和断开
        抱负情况下,模仿开关应具有尽或许低的开关电阻 (RON)。完成办法是规划 CMOS 开关,经过添加 MOSFET 漏极/源极面积,为电子活动发明更多表面积并下降导通电阻。可是,添加表面积具有增大寄生电容的缺陷。在较高频率下,此寄生电容或许成为一个问题,即构成低通滤波器然后导致失真。电容器还会因充电和放电时刻而导致传达推迟。
        在为给定运用挑选 CMOS 开关时,权衡 RON 与寄生电容是要害。并非每个运用都需求低 RON,而且在某些情况下,模仿开关与电阻负载串联,使得 RON 能够忽略不计。但关于视频信号,权衡 RON 与寄生电容就变得很重要。跟着 RON 的减小,寄生电容会添加。这会堵截高频信号,导致带宽下降或失真。
        关于图 1 所示的 NS5B1G384 事例而言,该器材具有 4.0 Ω(典型值)的较低 RON。寄生电容十分低,为 12 皮法 (pF),因此此开关可适用高至 330 MHz 的信号。

要在两个音频信号输出之间切换音频输入信号,须将音频输入衔接到两个 NS5B1G384 开关的 COM 引脚。将每个开关的 NC 引脚衔接到其各自的变换器,例如耳机和扬声器。请注意,一次只能挑选一个 IN 引脚。

在此装备中,模仿开关的导通时刻和关断时刻变得很重要。关于 NS5B1G384,导通时刻为 6.0 纳秒 (ns),关断时刻为 2.0 ns。运用多个开关时,更快的关断时刻可完成先开后合功用。这保证了在衔接一个开关之前先断开另一个开关,然后避免两个负载一起衔接。这还削减了在切换音频信号时不时在音频设备上听到的爆音。

另一种在两个音频信号输出之间切换的代替处理方案是运用两个 SPDT 模仿开关。例如,Analog Devices 的 ADG884BCPZ-REEL 在一个封装中包含了两个 SPDT 模仿开关。运用 5 V 电源时,两个开关的 RON 都很低,介于 0.28 Ω(典型值)和 0.41 Ω(最大值)之间,因此合适低损耗音频信号切换。但如此低的 RON 也要付出代价。开关翻开时,模仿开关触点之间的寄生电容为 295 pF。

ADG884 可经过开关处理 400 mA 电流,因此合适从音频放大器直接驱动扬声器(图 2)。

怎么运用模仿开关动态切换音频和视频信号

 图 2:该根本电路运用单个 Analog Devices ADG884 在两个音频输出设备之间切换
        为了最大极限下降 EMI 将噪声注入音频输出的或许性,音频放大器在印刷电路板上的方位应尽或许接近 ADG884。耳机插孔也应尽或许接近 ADG884。假如扬声器不运用插孔,则应在 ADG884 和扬声器之间运用屏蔽音频线。
        假如音频输入信号为差分对,则信号对 S1A/S1B、S2A/S2B 和 D1/D2 在印刷电路板上的布线方位应互相相邻,以抵消任何共有搅扰,从而消除扬声器或耳机的噪声。

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