引言 

　　與電源設(shè)計應(yīng)用中傳統(tǒng)大功率MOSFET開關(guān)和存儲應(yīng)用中多位數(shù)據(jù)總線開關(guān)相比，模擬開關(guān)大大不同。一般來講，模擬開關(guān)主要用于切換手機等便攜式設(shè)計中的小功率模擬信號。但是，在近的便攜式設(shè)計中附加功能的推動下，模擬開關(guān)從傳統(tǒng)的低帶寬音頻開關(guān)發(fā)展成為高速混合信號開關(guān)。由于模擬開關(guān)具有低功耗、低漏電流及小封裝等特點，在某些設(shè)計中甚至可以將其用作低功耗DC信號開關(guān)。本文將介紹模擬開關(guān)的遷移軌跡，讓讀者了解便攜式基帶設(shè)計的市場趨勢。

　　變遷軌跡  

　　如圖1所示，手機已從簡單的單語音功能發(fā)展成為帶有MP3或音樂鈴聲等大功率立體聲音頻的通訊工具。至于視頻功能，簡單的低分辨率相機已經(jīng)過時，而高于200萬像素相機已經(jīng)成為大多數(shù)中高端手機的標準功能。由于低功耗數(shù)字式廣播調(diào)諧器適合便攜式應(yīng)用，帶有復(fù)合視頻輸出的手機將在市場強勢出現(xiàn)，從而滿足外部大型顯示器或者投影儀顯示等應(yīng)用需求。 

　　圖1基帶功能推動手機功能變遷（略） 

　　現(xiàn)代的手機設(shè)計都嵌入了MP3功能，對于數(shù)據(jù)路徑而言，傳統(tǒng)以UART為基礎(chǔ)的接口已不能滿足終用戶的要求。因此，USB1.1全速(12Mbp)甚至是USB2.0高速接口在帶嵌入式硬盤或可拆卸大型存儲器的MP3手機設(shè)計中越來越普遍。 

　　純音頻開關(guān)從高導(dǎo)通電阻遷移到超低導(dǎo)通電阻 

　　響應(yīng)圖1中手機功能的變遷，初在手機設(shè)計中采用模擬開關(guān)是由于大多數(shù)基帶處理器只有有限的音頻輸出端口，如圖2所示。那些低端處理器只有單語音輸出，通常需要進行語音隔離將其分別接到聽筒或者耳機中。相對于32Ω的耳機阻抗，這些開關(guān)通常具有大約10Ω相對較高的導(dǎo)通電阻。開關(guān)的插入損耗通過前置放大器級來補償。大多數(shù)應(yīng)用中的控制電壓與開關(guān)的3V供電一致。 

　　圖2便攜設(shè)計中模擬開關(guān)應(yīng)用功能的遷移（略） 

　　在節(jié)能及更佳的總諧波失真(THD)需求帶動下，市場出現(xiàn)了1Ω開關(guān)，在0到VCC的輸入電壓之間具有平坦的導(dǎo)通電阻。對于免提電話等功能來說，來自基帶處理器的語音輸出可以路由到耳機和內(nèi)部的8Ω揚聲器上。由于放大器置于開關(guān)之后和揚聲器之前(見圖2)，在這些應(yīng)用中THD規(guī)范遂成為關(guān)鍵因素，以減小信號放大失真。 

　　隨著大多數(shù)基帶處理器設(shè)計需要進一步降低功耗，通用I/O(GPIO)數(shù)字接口需要提供更低的輸出高壓閾值電平(VOH)。對于這種應(yīng)用，該電壓可低至1.8V。但是由于MP3手機具有大功率立體聲音頻的需求，開關(guān)電源電壓可以達到4.2V，或者直接由電池供電。因為控制電壓輸入高電平(VIH)與開關(guān)電源電壓之間存在失配，設(shè)計要求增加額外的電平偏移變換器以減小靜態(tài)漏電流。這樣不僅增加了設(shè)計難度，還提高了材料成本。在這樣的便攜式應(yīng)用中，非常需要能夠識別低控制電壓(1.8V)的模擬開關(guān)。 

　　由于正電源下，模擬開關(guān)建議用于傳輸正電平信號，因此需要在開關(guān)之后設(shè)置AC耦合電容器為耳機或接收器阻隔DC成分。同時，考慮到揚聲器的阻抗大約為8Ω，而在4.3V電源下這類應(yīng)用中的音頻開關(guān)一般擁有低至0.35Ω的導(dǎo)通電阻，能夠進一步降低高導(dǎo)通電阻開關(guān)的插入損耗所帶來的功耗。