原標題：標準模擬開關架構(gòu)及常見故障狀況

標準模擬開關采用N和P溝道MOSFET作為開關元件，結(jié)合數(shù)字控制邏輯和驅(qū)動器電路。這種架構(gòu)允許進行雙向操作，并將模擬輸入電壓范圍擴展到供電軌，同時在整個信號范圍內(nèi)使導通電阻保持相對恒定。以下是對其架構(gòu)的詳細解釋：

1. 開關元件：N和P溝道MOSFET以并聯(lián)方式相連，共同構(gòu)成模擬開關的核心。

2. 數(shù)字控制邏輯：用于控制MOSFET的開關狀態(tài)，通過柵極-源極電壓的變化來實現(xiàn)。

3. 驅(qū)動器電路：提供足夠的驅(qū)動能力，確保MOSFET能夠可靠地開關。

4. 箝位二極管：信號源、漏極和邏輯控制端對正負源電壓都設計有箝位二極管，以提供ESD（靜電放電）保護。在正常工作模式下，這些二極管反向偏置，不會通過電流，除非信號超過電源電壓。

常見故障狀況

標準模擬開關在使用過程中可能會遇到多種故障狀況，以下是一些常見的故障及其原因：

1. 過壓狀況：

• 電源缺失且模擬輸入端存在信號：當電源缺失時，供電軌可能會變?yōu)榈?，或者一個或多個供電軌可能懸空。如果電源變?yōu)榈?，輸入信號可使?nèi)部二極管呈正偏，導致開關輸入端的電流流向地，可能損壞二極管。如果電源懸空，輸入信號可能通過內(nèi)部二極管給器件供電，導致開關及采用其VDD電源供電的其他器件上電。

• 模擬輸入端過壓：當模擬信號超過電源電壓（VDD和VSS）時，內(nèi)部二極管轉(zhuǎn)為正向偏置，電流從輸入信號流至電源，可能損壞下游器件。

• 向采用單電源供電的開關施加雙極性信號：當輸入信號降至地以下時，信號輸入端和地之間的二極管呈正偏并開始傳導電流，可能導致器件損壞。

2. 閂鎖效應：

• 閂鎖可以定義為因觸發(fā)寄生器件而在供電軌之間構(gòu)建出低阻抗路徑。這通常發(fā)生在CMOS器件中，當兩個寄生基極-發(fā)射極之一瞬態(tài)發(fā)生正向偏置時，就會觸發(fā)閂鎖。閂鎖會導致電源之間持續(xù)短路，可能損壞器件和電源。

• 過壓也是觸發(fā)閂鎖狀況的常見原因。如果模擬或數(shù)字輸入端的信號超過電源電壓，寄生晶體管可能會導通，進而觸發(fā)閂鎖。

3. 其他故障：

• 元件老化：隨著電子設備的反復循環(huán)使用，設備內(nèi)部的零件可能會受到磨損，導致線路性能和元件老化，從而誘發(fā)模擬電路故障。

• 操作不當：沒經(jīng)過系統(tǒng)培訓的非專業(yè)人士在操作電子設備時，可能會因為操作不當而引起模擬電路故障。

保護方法

針對上述故障狀況，可以采取以下保護方法：

1. 添加外部電阻：串聯(lián)在開關通路和外部電路之間，以限制電流。電阻的大小應足夠大，以便將電流限制在約30mA（或絕對最大額定值所規(guī)定的大?。┮詢?nèi)。但這種方法會增加每個溝道的RON（導通電阻），從而導致總體系統(tǒng)誤差增加。

2. 對電源添加肖特基二極管：連接在模擬輸入端和電源之間，以防止輸入信號超過電源電壓一定值（如0.3V至0.4V）以上，從而確保內(nèi)部二極管不會變成正向偏置。但這種方法會造成漏電流和電容的增大。

3. 在電源上添加阻斷二極管：與電源串聯(lián)，以阻斷流過內(nèi)部二極管的電流。這種方法可以阻斷輸入端故障導致的電源懸空問題，但會縮小模擬信號范圍。

綜上所述，標準模擬開關架構(gòu)具有其獨特的優(yōu)點和常見的故障狀況。在使用過程中，需要采取相應的保護措施來確保開關的可靠性和穩(wěn)定性。