【導讀】如果要設計一種負責測量多個模擬電壓(但不是所有同時測量)的(de)係(xi)統(tong)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)把(ba)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)為(wei)單(dan)個(ge)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)來(lai)簡(jian)化(hua)下(xia)遊(you)電(dian)路(lu)，隨(sui)後(hou)采(cai)用(yong)共(gong)享(xiang)組(zu)件(jian)對(dui)原(yuan)始(shi)電(dian)壓(ya)電(dian)平(ping)進(jin)行(xing)串(chuan)行(xing)處(chu)理(li)和(he)數(shu)字(zi)化(hua)。這(zhe)麼(me)做(zuo)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)信(xin)號(hao)鏈(lian)路(lu)組(zu)件(jian)的(de)數(shu)目(mu)和(he)尺(chi)寸(cun)將(jiang)比(bi)采(cai)用(yong)“按每個通道進行設計”時所需的小得多。正確地實現一種多路複用解決方案需要注意幾個細節
，特別是假如您希望在通道之間實現快速切換、進行準確的測量和保持低功耗。

引言

如果要設計一種負責測量多個模擬電壓(但不是所有同時測量)的(de)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)把(ba)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)為(wei)單(dan)個(ge)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)來(lai)簡(jian)化(hua)下(xia)遊(you)電(dian)路(lu)，隨(sui)後(hou)采(cai)用(yong)共(gong)享(xiang)組(zu)件(jian)對(dui)原(yuan)始(shi)電(dian)壓(ya)電(dian)平(ping)進(jin)行(xing)串(chuan)行(xing)處(chu)理(li)和(he)數(shu)字(zi)化(hua)。這(zhe)麼(me)做(zuo)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)信(xin)號(hao)鏈(lian)路(lu)組(zu)件(jian)的(de)數(shu)目(mu)和(he)尺(chi)寸(cun)將(jiang)比(bi)采(cai)用(yong)“按每個通道進行設計”時所需的小得多。正確地實現一種多路複用解決方案需要注意幾個細節，特別是假如您希望在通道之間實現快速切換
、進行準確的測量和保持低功耗。

快速響應

duolufuyongzengjialezuhexinhaodepinlvhanliang，zheshiyinweidangmeiciduogongqiqiehuantongdao，duoluzhuanhuanxinhaodoujianggaibianshuzhi。jishishuruxinhaobingmeiyoukuaisudibianhua，duoluzhuanhuanxinhaoyehuikuaisugaibian

，yinciweiyuduogongqizhihouderenhedianludoubixuduizhexiezhuanhuanzuochukuaisuxiangying。liru，tangruoshuchuxinhaozaiduquxiayigetongdaozhiqianweiwanquanwendingzhimubiaozhunquedu
，zemougegeidingtongdaodeceliangzhihuiqujueyuqianyigetongdaodeshuzhi
，zhexiangdangyutongdaozhitongdaochuanrao。

由於多工器的導通電阻不是零，因此常常需要采用一個運放來緩衝輸出。圖1示出了一款多路轉換的電路，其在MUX之前給每個通道布設一個運放

，而在MUX之後則安置一個共享運放。這裏我們考慮的是下遊共享運放的性能。

圖1：多路轉換的係統。位於輸入端的LT6011緩衝器具有高輸入阻抗。位於MUX之後的LT6020能在MUX改變通道時快速轉換。LT6020特殊的輸入電路可避免在MUX輸入端上出現電壓毛刺

具ju有you低di功gong耗hao的de運yun放fang之zhi速su度du往wang往wang很hen慢man。特te別bie地di，運yun放fang的de擺bai率lv通tong常chang與yu運yun放fang的de電dian源yuan電dian流liu緊jin密mi相xiang關guan。這zhe是shi因yin為wei可ke用yong於yu給gei內nei部bu電dian容rong器qi充chong電dian的de電dian流liu占zhan運yun放fang總zong電dian源yuan電dian流liu的de一yi個ge固gu定ding比bi例li。

另一方麵，LT6020運yun放fang的de擺bai率lv要yao比bi您nin依yi據ju其qi低di電dian源yuan電dian流liu所suo預yu計ji的de高gao得de多duo。該gai器qi件jian實shi現xian這zhe一yi非fei凡fan功gong能neng的de方fang法fa是shi根gen據ju輸shu入ru階jie躍yue的de大da小xiao來lai調tiao節jie擺bai率lv，因yin此ci大da輸shu入ru階jie躍yue和he小xiao輸shu入ru階jie躍yue的de處chu理li速su度du一yi樣yang快kuai。

圖2a和2b比較了LT6020和一款具有相似功耗的傳統運放對於瞬態階躍響應的影響。對於傳統的運放，大信號響應比小信號響應慢得多。然而LT6020對一個10V階躍和一個±200mV階躍的響應一樣幹淨。由於具有這種快速轉換和迅速穩定至一個新數值的能力
，加上仍然僅吸收100μA的電源電流，因而使得LT6020成為布設在多工器之後的緩衝器之上佳選擇。

圖2a：對於小的輸出信號，LT6020的運作情況與具有相同功率級別的其他運放相似。響應受增益帶寬的支配。

圖2b：對於大的輸出信號，與功率級別相似的其他運放相比，LT6020維持了信號保真度。響應受擺率的支配。

圖3a：一旦控製信號(上方掃跡)改變MUX通道，LT6020輸出(下方掃跡)將從前一個通道上的電壓轉換至下一個通道。中間的掃跡顯示的是至多工器的輸入，其幾乎沒有電壓毛刺。

圖3b：與圖3a相同的配置，但是在多工器之後布設了一個傳統運放(LT6011)。至多工器之輸入上的信號(中間掃跡)表明：由於有電流流過多工器並進入運放的保護二極管

，因此出現了明顯的毛刺。

避免毛刺

jishianfangzaiduogongqizhihoudeyunfangzugoukuai，danhaiyoulingyigezhongyaoxijiechangchangbeihushi。daduoshugaojingduyunfangdoujuyoukuajiezaishurujiliangduandeneibubaohuerjiguan，zhizaibimiangeishurujishangmingandeshuangjijingtiguanshijiafanxiangpianzhi。dangduogongqicongyigetongdaoqiehuanzhixiayigetongdaoshi，yigezhongduanshangdeshurudianyakuaisugaibian

，ershuchu(因此包括反饋節點)則尚未改變。這將導致一個大的電流尖峰流過內部保護二極管。這個電流來自哪裏呢?其qi一yi定ding來lai自zi於yu連lian接jie至zhi多duo工gong器qi之zhi輸shu入ru的de電dian路lu。如ru果guo該gai電dian路lu為wei高gao阻zu抗kang
，或huo者zhe速su度du緩huan慢man，那na麼me此ci電dian流liu尖jian峰feng將jiang引yin起qi一yi個ge電dian壓ya毛mao刺ci。係xi統tong的de輸shu出chu隨sui後hou將jiang試shi圖tu跟gen隨sui該gai輸shu入ru電dian壓ya毛mao刺ci
，所suo以yi直zhi到dao此ci電dian壓ya毛mao刺ci自zi行xing化hua解jie之zhi後hou輸shu出chu才cai能neng準zhun確que地di穩wen定ding。

LT6020運放提供了一款針對該問題的獨特解決方案。其輸入器件不僅非常準確，而且具備足夠的堅固性以容許超過5V的反向偏置。於是

，負責保護輸入的是一對背對背齊納二極管，而不是內部保護二極管。因此
，對於5V或以下的輸入階躍，不會出現電流尖峰。如圖3a和3b所示，LT6020運放在傳感器的輸出上幾乎未引起電壓毛刺，而傳統的高精度運放(以LT6011為例)則會引起一個大的電壓毛刺。

結論

把高精度信號正確地多路複用為一個輸出信號需要謹慎地關注細節。LT6020利(li)用(yong)一(yi)組(zu)獨(du)特(te)的(de)特(te)性(xing)簡(jian)化(hua)了(le)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)設(she)計(ji)。例(li)如(ru)
，其(qi)擺(bai)率(lv)與(yu)處(chu)於(yu)這(zhe)種(zhong)低(di)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)水(shui)平(ping)的(de)其(qi)他(ta)運(yun)放(fang)相(xiang)比(bi)要(yao)快(kuai)得(de)多(duo)
，從(cong)而(er)使(shi)之(zhi)能(neng)夠(gou)對(dui)通(tong)道(dao)變(bian)化(hua)做(zuo)出(chu)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)。另(ling)外(wai)，其(qi)獨(du)特(te)的(de)輸(shu)入(ru)保(bao)護(hu)方(fang)案(an)還(hai)可(ke)避(bi)免(mian)出(chu)現(xian)電(dian)流(liu)尖(jian)峰(feng)，而(er)當(dang)采(cai)用(yong)傳(chuan)統(tong)的(de)高(gao)精(jing)度(du)運(yun)放(fang)時(shi)，這(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)尖(jian)峰(feng)將(jiang)在(zai)通(tong)道(dao)切(qie)換(huan)期(qi)間(jian)引(yin)起(qi)上(shang)遊(you)幹(gan)擾(rao)。

（來源：中電網）

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