17.5.1. Статические характеристики.

Сопротивление в открытом (включенном) состоянии ключи КМОП, ра­ботающие при относительно высоком напряжении питания V_S (например, ±15 В), будут иметь малые значения R_ON во всем диапазоне значений входного сигнала, так как всегда тот или другой проводящий транзистор имеет достаточ­ное прямое смещение затвора, равное, по крайней мере, половине напряжения питания. Но при меньшем напряжении питания сопротивление ключа R_ON бу­дет расти, и при малых питающих напряжениях максимум R_ON имеет место при среднем уровне сигнала между высоким и низким напряжениями питания.

На Рис 7.16. приведены зависимости R_ON ключа микросхемы коммутатора MAX312 от напряжения входного сигнала при однополярном питании.

При уменьшении V_S сопротивление полевого транзистора во включенном состоянии значительно увеличивается (особенно вблизи точки V_IN=V_S/2). Это объясняется тем, что для полевого транзистора с индуцированным каналом, ра­ботающего в режиме обогащения, пороговое напряжение составляет несколько вольт, и для достижения малых значений R_ON требуется напряжение затвор - исток не меньше чем 5...10 В. Как видно из Рис 7.16, сопротивление открытого ключа при номинальном напряжении питания (V_S= 15 В), близкое к 10 Ом, при V_S= 2.7 В достигает 700 Ом.

Имеются различные приемы, позволяющие сохранить значение R_ON малым и примерно постоянным во всем диапазоне изменения входного сигнала и тем самым уменьшить нелинейные искажения последнего. Например, схему управ­ления ключом выполняют таким образом, чтобы напряжение n-подложки «сле­дило» за напряжением входного сигнала. Применение транзисторов с малым напряжением отсечки и повышенной крутизной позволяет построить коммута­торы с весьма малым R_ON при низком питающем напряжении. Так, например, одноканальный ключ ADG701 при однополярном питании +5 В имеет сопро­тивление R_ON ом не более 2.5 Ом. На Рис. 7.17 приведены зависимости сопротив­ления открытого ключа низковольтной микросхемы МАХ391 от напряжения входного сигнала для различных питающих напряжений при однополярном и двухполярном питании.

Сопротивление канала открытого транзистора существенно зависит от тем­пературы — при переходе от нижней к верхней границе диапазона температур сопротивление увеличивается приблизительно в 2 раза.

Помимо собственно сопротивления канала открытого ключа изготовители приводят в технических характеристиках коммутаторов значения максималь­ной разности R_ON ключей многоканальных коммутаторов и мультиплексоров (R_ON) и значения неравномерности сопротивления открытого канала (R_{FLAT_ON}), которая определяется как разность между максимальным и мини­мальным значениями R_ON одного канала, измеренными в указанном диапазоне коммутируемого аналогового сигнала.

Ток утечки канала. В закрытом состоянии канал МОП-ключа обладает очень высоким, но все же конечным динамическим сопротивлением (до сотен гигом) при напряжении сток—исток более 0.1 В. Наличие конечного сопротив­ления закрытого канала является причиной тока утечки I_Q. Направление проте­кания тока утечки через закрытый КМОП-ключ определяется полярностью приложенного напряжения. Типичное значение I_Q для широкой номенклатуры аналоговых ключей и мультиплексоров составляет величину порядка 1 нА. Од­нако выпускаются и ключи со значительно более низким током утечки. Напри­мер, у 8-канального ADG715 типичный ток утечки при комнатной температуре 0.01 нА. При очень низких напряжениях на закрытом ключе сопротивление ка­нала уменьшается, но остается все-таки весьма высоким. Ток утечки очень сильно зависит от температуры кристалла. Зависимость эта имеет сложный ха­рактер, но, как правило, с ростом температуры ток утечки возрастает. Напри­мер, для ADG511 изготовитель гарантирует при температуре +25°С значение тока утечки в пределах 0.1 нА и не более 2.5 нА при изменении температуры в диапазоне -40...+85°С.