Analogschalter

Beschreibung / Inhalt
Das vorliegende Dokument beschäftigt sich mit dem Thema Analogschalter und dessen Grundprinzipien sowie Eigenschaften. Der Einsatz von Feldeffekttransistoren als Schalter wird erklärt und anhand von Grafiken verdeutlicht. Es wird darauf eingegangen, dass ein Analogschalter bestimmte Parameter wie Durchlaßdämpfung, Sperrdämpfung, Analog-Spannungsbereich und Schaltzeiten berücksichtigen muss und dass bei Standard-CMOS Schaltern besondere Schutzstruktur notwendig sind, um den Latch-Up Effekt zu vermeiden. Des Weiteren wird auf Schaltkapazitäten und deren Bedeutung für die Schaltzeiten eingegangen. Es wird erläutert, warum je kleiner die Schaltkapazitäten, desto besser ist die Hochfrequenzstabilität. Abschließend wird ein Vergleich zwischen N-JFET, P-MOS und CMOS Schaltern gezogen und der Thyristor als Vierschichtdiode mit insgesamt drei pn-übergänge erklärt. Es wird zudem auf parasitäre Transistoren im CMOS Switch eingegangen. Das Dokument enthält zahlreiche Abbildungen, die die Ausführungen veranschaulichen.
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Auszug aus Referat
Analogschalter von Erich Herbst 5 HNA 97 98Inhaltsverzeichnis Grundprinzip: Abb.1.1 Prinzipschaltung eines Analogschalters Das Grundprinzip eines Analogschalters ist, ein Eingangssignal zwischen Ein- und Ausgang niederohmig zu verbinden oder sie hochohmig zu trennen. Beim eingeschalteten Zustand, soll die Ausgangsspannung möglichst gleich wie die Eingangsspannung sein. Die bei einem Analogschalter zu berücksichtigen Parameter sind Durchlaßdämpfung Sperrdämpfung Analog-Spannungsbereich Schaltzeiten Da sich ein Feldeffekttransistor bei kleinem UDS wie ein ohm scher Widerstand verhält, der mit UGS um mehrere Zehnerpotenzen verändert werden kann, ist er sehr gut als Schalter geeignet. FELDEFFEKTTRANSISTOR ALS WIDERSTAND: Abb.1.1.1 Ausgangskennlinienfeld eines Feldeffekttransistors Der ohm sche Bereich ist jener Bereich, wo der Kanal des Fets nicht abschnürt. In diesem Bereich kann man den Fet als steuerbaren Widerstand verwenden. Bei kleinem UDS befindet man sich im ohm schen Bereich. Hier berechnet sich der Widerstand mit rDS dUDS dID (Steigung). Bei kleinem UDS ist die Steigung dieselbe, wie die Steigung im Arbeitspunkt (dUGS dID). Deshalb geht man folgendermaßen vor: Mit zunehmender Gatespannung wird rds größer , um schließlich bei UGS UP, wenn der Kanal abgeschnürt ist, unendlich groß zu werden. Transmission Gate: Abb.2.1 Transmission Gate Damit man den Schalter leitend macht, muß man das Gate-Potential des n-Kanal MosFet s auf V und das Gate-Potential des p-Kanal MosFet s ...
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