在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，高壓信號(hào)切換是一個(gè)常見且復(fù)雜的問題。傳統(tǒng)方法往往需要多個(gè)電源軌和多個(gè)開關(guān)/復(fù)用器來處理不同電壓范圍的信號(hào)，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，還降低了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性。然而，隨著超擺幅技術(shù)的出現(xiàn)，這些問題得到了顯著改善。本文將詳細(xì)介紹超擺幅復(fù)用器和開關(guān)如何有效簡(jiǎn)化高壓信號(hào)切換應(yīng)用的供電，并探討其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

一、超擺幅技術(shù)的概述

超擺幅技術(shù)是一種允許在較低電源電壓下處理較高電壓信號(hào)的創(chuàng)新技術(shù)。這種技術(shù)通過特殊設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)，使得復(fù)用器和開關(guān)能夠在遠(yuǎn)低于信號(hào)電壓的電源電壓下正常工作，從而大大簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。Maxim Integrated Products(NASDAQ:MXIM)等公司推出的超擺幅模擬復(fù)用器(如MAX14778)和模擬開關(guān)(如MAX14759至MAX14764系列)就是這一技術(shù)的典型代表。

二、超擺幅復(fù)用器和開關(guān)的工作原理

1. MAX14778超擺幅模擬復(fù)用器

MAX14778是一款雙通道±擺幅以上和擺幅以下25:4模擬多路復(fù)用器，能夠在3V至5.5V的電源供電條件下切換/復(fù)用高達(dá)±25V的信號(hào)。這款復(fù)用器特別適用于需要處理多種不同電壓范圍信號(hào)的場(chǎng)合，如RS-232、RS-485、CAN和USB等接口信號(hào)的復(fù)用。

MAX14778的每個(gè)多路復(fù)用器都有單獨(dú)的控制輸入，允許獨(dú)立切換不同的信號(hào)通道。其低導(dǎo)通電阻(RON)和高帶寬特性確保了信號(hào)在切換過程中的完整性和高速性。此外，該器件還提供了±25kV(人體模型)的擴(kuò)展靜電放電(ESD)保護(hù)，可直接連接到電纜和連接器，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

2. MAX14759至MAX14764系列超擺幅模擬開關(guān)

這一系列模擬開關(guān)同樣支持3V至5.5V的單電源供電，并能在-25V至+25V的寬電壓范圍內(nèi)工作。這些開關(guān)包括單刀單擲(SPST)、單刀雙擲(SPDT)和雙通道SPST等多種類型，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，MAX14759是單刀單擲模擬開關(guān)，具有極低的導(dǎo)通電阻(1Ω最大值)，適用于需要低功耗和高信號(hào)完整性的場(chǎng)合。

這些開關(guān)的低漏電流和高帶寬特性，使得它們非常適合于音頻信號(hào)路由、可編程邏輯控制器(PLC)、儀器儀表系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)等應(yīng)用。通過整合這些開關(guān)，工程師可以靈活地在不同信號(hào)之間切換，而無需擔(dān)心電源軌的限制。

三、超擺幅技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1. 簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的高壓信號(hào)切換方案往往需要多個(gè)電源軌來支持不同電壓范圍的信號(hào)。這不僅增加了電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，還可能導(dǎo)致電源之間的干擾和不穩(wěn)定。而超擺幅技術(shù)允許在較低的電源電壓下處理較高的信號(hào)電壓，從而大大簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本。

2. 提高系統(tǒng)靈活性

超擺幅復(fù)用器和開關(guān)的靈活性在于它們能夠處理多種不同電壓范圍的信號(hào)。這意味著工程師可以在一個(gè)系統(tǒng)中使用較少的組件來實(shí)現(xiàn)更多的功能，從而提高了系統(tǒng)的整體靈活性和可擴(kuò)展性。

3. 增強(qiáng)信號(hào)完整性

超擺幅技術(shù)的低導(dǎo)通電阻和高帶寬特性確保了信號(hào)在切換過程中的完整性和高速性。這對(duì)于需要高速數(shù)據(jù)傳輸和高精度測(cè)量的應(yīng)用尤為重要。此外，擴(kuò)展的ESD保護(hù)也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

4. 降低系統(tǒng)成本

通過減少所需的電源軌和開關(guān)/復(fù)用器數(shù)量，超擺幅技術(shù)顯著降低了系統(tǒng)的整體成本。這不僅包括硬件成本，還包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的成本。

四、實(shí)際應(yīng)用案例

1. 物流優(yōu)化設(shè)備

在物流優(yōu)化設(shè)備中，超擺幅復(fù)用器和開關(guān)被廣泛應(yīng)用于收集庫(kù)存水平、燃料供應(yīng)、運(yùn)輸過程中經(jīng)歷的振動(dòng)和調(diào)度指令等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些設(shè)備通過整合多種接口和信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。超擺幅技術(shù)使得這些設(shè)備能夠在較低的電源電壓下正常工作，從而降低了能源消耗和成本。

2. 汽車診斷設(shè)備

汽車診斷設(shè)備需要接收和傳輸多種接口和信號(hào)，如CAN、RS-485和USB等。傳統(tǒng)方法需要多個(gè)開關(guān)/復(fù)用器來處理這些信號(hào)，而超擺幅復(fù)用器和開關(guān)則可以在一個(gè)共享連接器上實(shí)現(xiàn)這些功能。這不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還降低了成本。

3. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用中，超擺幅復(fù)用器和開關(guān)也發(fā)揮著重要作用。它們能夠支持多種傳感器和設(shè)備的信號(hào)切換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸。